(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
遊星歯車機構と同軸に配設された回転軸の回転を制動するためのブレーキ装置であって、
前記遊星歯車機構を構成するサンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤのうちのいずれか１つを回転不能に固定する固定手段と、
前記サンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤのうち前記固定手段によって固定されていないもののうちいずれか一方と前記回転軸とを接続して前記回転軸によって回転駆動されるようにする接続手段と、
前記サンギヤ、プラネタリキャリヤ、リングギヤのうち前記固定手段によって固定されていないもののうちいずれか他方と一体に回転する従動手段と、
前記回転軸と同軸で前記回転軸の軸線方向に変位自在に、かつ前記回転軸の回りに回転自在に配設された第１の自由回転環状体と、
前記回転軸と同軸にかつ前記軸線方向に変位自在に支持されて前記従動手段と一体に回転する第１の環状体と、
前記回転軸と同軸にかつ前記軸線方向に変位自在に支持された第２の環状体と、
前記固定手段、前記接続手段、前記従動手段のいずれかに向かって前記第１の環状体、前記第１の自由回転環状体および前記第２の環状体を前記軸線方向に一体に押動し、これらの環状体を互いに密着させて摩擦係合させる、前記固定手段に支持された押動手段と、
を備え、
前記接続手段は、前記第１の自由回転環状体に摩擦係合され、
前記従動手段は、前記第１の環状体と一体に回転するようになっており、
前記第１の環状体は、前記第１の自由回転環状体と摩擦係合する第１の環状部材と、前記第２の環状体と摩擦係合する第２の環状部材と、を有し、
前記第２の環状体は、前記押動手段に支持された第３の環状部材と、前記第１の環状体と摩擦係合する第４の環状部材と、を有する
ことを特徴とする自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２】
前記回転軸と同軸で前記軸線方向に変位自在に、かつ前記回転軸の回りに回転自在に、前記第２の環状体と前記第１の環状体との間に配設された第２の自由回転環状体をさらに備え、
前記押動手段は、前記第２の環状体、前記第２の自由回転環状体、前記第１の環状体、および前記第１の自由回転環状体を前記軸線方向に一体に押動し、互いに密着させて摩擦係合させることを特徴とする請求項１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３】
前記回転軸と同軸にかつ前記軸線方向に変位自在に支持されて、前記接続手段および前記従動手段のうち前記第１の環状体と一体に回転しない前記接続手段と一体に回転する、前記第１の自由回転環状体あるいは前記第２の自由回転環状体と前記固定手段との間に配設された第３の環状体をさらに備え、
前記押動手段は、前記第２の環状体、前記第３の環状体、前記第２の自由回転環状体、前記第１の環状体、および前記第１の自由回転環状体を前記軸線方向に一体に押動し、互いに密着させて摩擦係合させることを特徴とする請求項２に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項４】
前記第２の自由回転環状体は、前記軸線方向に同軸に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材から構成されていることを特徴とする請求項２または３に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項５】
前記第１の自由回転環状体は、前記軸線方向に同軸に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材から構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項６】
前記複数の環状部材の１つが前記回転軸と同軸な円筒部分を有しており、かつ他の環状部材が前記円筒部分の外周面に摺動自在に外嵌されていることを特徴とする請求項４または５に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項７】
前記サンギヤは、前記固定手段に固定され、
前記プラネタリキャリヤは、前記接続手段に接続され、
前記リングギヤは、前記従動手段に接続され、
前記遊星歯車機構は、前記プラネタリキャリヤを前記回転軸によって回転駆動して、前記リングギヤから増速された回転駆動力を取り出すように構成されている
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項８】
前記回転駆動力を出力する出力軸と、
前記回転軸を前記出力軸に接続した直結状態と前記リングギヤを前記出力軸に接続した増速状態とを選択的に切り換え可能な切換手段と、
をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項９】
前記出力軸が、自動車のプロペラシャフトおよび終減速機を介して左右の駆動輪に接続されていることを特徴とする請求項８に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１０】
前記遊星歯車機構が、電気自動車の駆動輪の内側に配設されたインホイールモータの駆動出力を減速するための減速機構として構成されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１１】
前記第１の環状体は、前記接続手段および前記従動手段のうち前記固定手段に対する相対回転速度差が大きい方と一体に回転するように支持されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１２】
前記第１の環状体は、前記接続手段および前記従動手段のうち前記固定手段に対する相対回転速度差が小さい方と一体に回転するように支持されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１３】
前記回転軸から前記接続手段への回転駆動力の伝達を断接する、前記回転軸と前記接続手段との間に介装されたクラッチと、
このクラッチの作動を制御するクラッチ制御手段と、をさらに備え、
前記クラッチ制御手段は、前記回転軸の制動を表す信号が入力したときに前記クラッチを作動させて前記回転軸と前記接続手段とを接続させることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１４】
前記環状体が互いに接触した状態を維持するように前記環状体を前記軸線方向に一体に付勢する付勢手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載し
た自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１５】
回転軸の回転を制動するためのブレーキ装置であって、
前記回転軸と同軸で、前記回転軸の軸線方向に変位自在に、かつ、前記回転軸の回りに回転自在に配設された第１の自由回転環状体と、
前記回転軸と同軸で、当該回転軸の軸線方向に変位自在に配設され、当該回転軸の回転に従動して回転する従動手段と一体に回転する第１の環状体と、
前記回転軸と同軸で、当該回転軸の軸線方向に変位自在に配設された第２の環状体と、
前記第１の自由回転環状体、前記第１の環状体および前記第２の環状体を前記回転軸の軸線方向に一体に押動して、これらの環状体を互いに密着させて摩擦係合させる押動手段と、
を備え、
前記第１の自由回転環状体は、前記回転軸に固定された接続手段に摩擦係合され、
前記第１の環状体は、前記第１の自由回転環状体と摩擦係合する第１の環状部材と、前記第２の環状体と摩擦係合する第２の環状部材と、を有し、
前記第２の環状体は、前記押動手段に支持された第３の環状部材と、前記第１の環状体と摩擦係合する第４の環状部材と、を有する
ことを特徴とする自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１６】
静止部分によって回転自在に支持された回転軸と、
前記回転軸と一体に回転する第１の回転体と、
前記回転軸と同軸にかつ前記回転軸の軸線方向に変位自在に、さらに前記静止部分によって回転不能に支持された固定体と、
前記回転軸に対して同軸にかつ相対回転自在に、さらに前記回転軸の軸線方向に変位自在に前記第１の回転体と前記固定体との間に介装された第２および第３の回転体と、
前記第１〜第３の回転体と前記固定体との間にそれぞれ介装された第１〜第３の自由回転環状体と、
前記第２および第３の回転体がそれぞれ前記第１の回転体とは異なる回転数で回転するように前記回転軸の回転を前記第２および第３の回転体にそれぞれ伝達する、前記静止部分に支持された回転伝達機構と、
前記第１の回転体および前記固定体によって、前記第１〜第３の回転体および前記第１〜第３の自由回転環状体を一体に挟持するべく、前記第１の回転体および前記固定体の少なくともいずれか一方を前記軸線方向に押動する、前記静止部分に支持された押動手段と、
を備えることを特徴とする自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１７】
前記回転伝達機構は、前記第２の回転体の回転数が前記第１の回転体の回転数よりも高く、かつ前記第３の回転体の回転数が前記第２の回転体の回転数よりも高くなるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１８】
前記回転伝達機構は、前記第２の回転体の回転数が前記第１の回転体の回転数よりも低く、かつ前記第３の回転体の回転数が前記第２の回転体の回転数よりも低くなるように構成されていることを特徴とする請求項１６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項１９】
前記第１〜第３の自由回転環状体は、前記軸線方向に同軸に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材から構成されていることを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２０】
前記複数の環状部材のうち隣接する環状部材同士が異なる回転速度で回転するようにそれらの間に作用する摺動摩擦の大きさを制御する摺動摩擦制御手段をさらに備えることを特徴とする請求項４，５，１８，１９のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２１】
前記摺動摩擦制御手段は、前記複数の環状部材のうち隣接する環状部材をそれぞれ形成している金属材料の硬度を異ならせることによって構成されていることを特徴とする請求項２０に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２２】
前記複数の環状部材は、前記硬度の高い環状部材と前記硬度の低い環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする請求項２１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２３】
前記複数の環状部材は、前記回転軸の軸線方向に前記硬度の低い順に前記環状部材を並べたものであることを特徴とする請求項２１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２４】
前記摺動摩擦制御手段は、前記複数の環状部材のうち隣接する環状部材同士の直径方向の寸法を異ならせることによって構成されていることを特徴とする請求項２０に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２５】
前記複数の環状部材は、前記直径方向の寸法の大きい環状部材と前記直径方向の寸法の小さい環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする請求項２４に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２６】
前記複数の環状部材は、前記回転軸の軸線方向に前記直径方向の寸法の小さい順に前記環状体を並べたものであることを特徴とする請求項２４に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２７】
前記摺動摩擦制御手段は、前記複数の環状部材のうち隣接する環状部材同士の軸線方向の寸法を異ならせることによって構成されていることを特徴とする請求項２０に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２８】
前記複数の環状体部材は、前記軸線方向の寸法の大きい環状部材と前記軸線方向の寸法の小さい環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする請求項２７に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項２９】
前記複数の環状部材は、前記回転軸の軸線方向に前記軸線方向の寸法の小さい順に前記環状体を並べたものであることを特徴とする請求項２７に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３０】
前記摺動摩擦制御手段は、前記複数の環状体部材のうち隣接する環状部材同士の摩擦摺動面にそれぞれ凹設した凹部の面積を異ならせることによって構成されていることを特徴とする請求項２０に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３１】
前記複数の環状部材は、前記凹部の面積の大きい環状部材と前記凹部の面積の小さい環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする請求項３０に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３２】
前記複数の環状部材は、前記回転軸の軸線方向に前記凹部の面積の小さい順に前記環状部材を並べたものであることを特徴とする請求項３０に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３３】
交通機関の車輪と一体に回転するブレーキディスクと、
このブレーキディスクに向かってブレーキパッドを押動する押動手段と、
前記ブレーキディスクと前記ブレーキパッドとの間において前記ブレーキディスクと同軸にかつ相対回転自在に介装された複数の自由回転環状体と、
を備え、
前記複数の自由回転環状体は、前記ブレーキディスクの軸線方向に同軸に積層されており、
前記複数の自由回転環状体の各々は、前記ブレーキパッドの側の側面が摩擦摺動面であり、かつ反対側の側面に相手側と摩擦係合する摩擦材が設けられている
ことを特徴とする自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３４】
前記摩擦材の各々の摩擦係数は、前記ブレーキパッドの側ほど高く、前記ブレーキディスクの側ほど低くなるように設定されている、
ことを特徴とする請求項３３に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３５】
前記ブレーキパッドと摩擦摺動する自由回転環状体における摩擦材の摩擦係数は、前記ブレーキパッドの摩擦材における摩擦係数より低く設定されている
ことを特徴とする請求項３４に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３６】
前記ブレーキディスクには、前記複数の自由回転環状体の内周面が摺動自在に外嵌する、自己潤滑性の材料から製作された支持部材が設けられている
ことを特徴とする請求項３３乃至３５のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【請求項３７】
前記複数の自由回転環状体の内周部分を前記ブレーキディスクに向かって付勢する付勢手段が設けられている
ことを特徴とする請求項３３乃至３６のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種交通機関の車輪や工作機械等における回転軸の回転を制動するための自由回転環状体型ブレーキ装置に関し、より詳しくは、遊星歯車機構と組み合わせることによりその適用可能範囲をさらに拡げるとともに、部品点数の増加および既存の機械の改造を最小限に抑え、さらには車輪や回転軸の回転を滑らかにかつ少ない発熱量で制動可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本願発明の発明者らは、自動車や鉄道車両等の各種交通機関および工作機械等における回転軸の回転を制動するための新規な構造のブレーキ装置を開発し、先に出願している（下記、特許文献１，２を参照）。
【０００３】
このブレーキ装置の構造について図３４を参照しつつ概説すると、回転軸１には、その軸線方向にスライド自在な第１の回転体２が一体に回転するように支持されている。
また、回転軸１に固設されて一体に回転する第１歯車３には、支持腕４に支持された支軸５上で回転自在な第２歯車６と噛み合っている。
そして、支軸５上で第２歯車６と一体に回転する第３歯車７は、回転軸１上に相対回転自在に支持されている第４歯車８と噛み合っている。
さらに、第４歯車８には一体に回転する第２の回転体９が連設され、回転軸１上で回転自在となっている。
そして、第１の回転体２の回転数Ｎ１は回転軸１の回転数に等しいが、第２の回転体９の回転数Ｎ２は、第１〜第４歯車３，６，７，８における減速作用あるいは増速作用によって第１の回転体２の回転数Ｎ１とは異なっている。
【０００４】
このとき、図３４中に矢印Ｐで示したように、第１の回転体２を第２の回転体９に向かって軸線方向に押動し、その摩擦面２ａと第２の回転体９の摩擦面９ａとを摩擦接触させると、第１および第２の回転体２，９間に制動力が作用する。
この制動力は、第１歯車３と第２歯車６との間の相対回転を制動するように作用する。  そして、第１歯車３と第２歯車６との間の相対回転数がゼロになると、第１歯車３と第２歯車６とは一体化し、第２歯車６は回転軸１の軸線回りに公転しようとする。
ところが、第２歯車６は、静止部分である支持腕４および支軸５によって支持されているから、回転軸１の軸線回りに公転することはできず、したがって回転軸１は回転できなくなって停止する。
すなわち、この先願に係るブレーキ装置は、静止部分である支持腕４および支軸５によって回転軸１の回転を制動する構造である。
そして、その制動力の大きさは、第１および第２の回転体２，９間に生じる摩擦力を増減することによって制御することができる。
【０００５】
さらに、第１〜第４歯車３，６，７，８における減速比あるいは増速比を調整することにより、例えば第１の回転体２が１０００ｒｐｍで回転しているときに、第２の回転体９の回転数を１１００ｒｐｍとすることができる。
このとき、１０００ｒｐｍで回転している第１の回転体２と静止部分である支持腕４あるいは支軸５との間に制動力を作用させると、１０００ｒｐｍの回転数差を吸収しなければならないが、１０００ｒｐｍで回転している第１の回転体２と１１００ｒｐｍで回転している第２の回転体９との間に制動力を作用させると、１００ｒｐｍの回転数差を吸収すれば良く、制動力を作用させる際に生じる衝撃力および発熱量の大きさは後者の方が大幅に小さい。
すなわち、この先願に係るブレーキ装置は、制動時に発生する衝撃力を緩和できるばかりでなく、摩擦に伴う発熱を抑制することもできるのである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２２２１６７号公報
【特許文献２】特開２００３−２２２１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述した先願に係るブレーキ装置は、回転軸１の回転を制動するために、第１〜第４の歯車３，６，７，８と、静止部分としての支持腕４および支軸５とを必要としている。
これに伴い、既存の交通機関や工作機械等にこのブレーキ装置を組み込もうとすると、構造の大幅な変更や部品点数の増加は避けられない。
【０００８】
そこで本発明の目的は、上述した先願に係るブレーキ装置をさらに改良し、既存の交通機関や工作機械等にこのブレーキ装置を組み込むときに生じる部品点数の増加や改造を最小限に抑えることができるとともに、構造が簡単で小型軽量かつ低コストでありながら、優れた性能を有するブレーキ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するための請求項１に記載した手段は、
遊星歯車機構(30)と同軸に配設された回転軸(23)の回転を制動するためのブレーキ装置であって、
前記遊星歯車機構(30)を構成するサンギヤ(31)、プラネタリキャリヤ(34)、リングギヤ(35)のうちのいずれか１つを回転不能に固定する固定手段(20)と、
前記サンギヤ(31)、プラネタリキャリヤ(34)、リングギヤ(35)のうち前記固定手段(20)によって固定されていないもののうちいずれか一方(34)と前記回転軸(23)とを接続して前記回転軸(23)によって回転駆動されるようにする接続手段(32)と、
前記サンギヤ(31)、プラネタリキャリヤ(34)、リングギヤ(35)のうち前記固定手段(20)によって固定されていないもののうちいずれか他方(35)と一体に回転する従動手段(35a)と、
前記回転軸(23)と同軸で前記回転軸(23)の軸線方向に変位自在に、かつ前記回転軸(23)
の回りに回転自在に配設された第１の自由回転環状体(50)と、
前記回転軸(23)と同軸にかつ前記軸線方向に変位自在に支持されて前記従動手段(35a)と一体に回転する第１の環状体(60)と、
前記回転軸(23)と同軸にかつ前記軸線方向に変位自在に支持された第２の環状体(75,76)と、
前記固定手段(20)、前記接続手段(32)、前記従動手段(35a)のいずれかに向かって前記第１の環状体(60)、前記第１の自由回転環状体(50)および前記第２の環状体(75,76)を前記軸線方向に一体に押動し、これらの環状体を互いに密着させて摩擦係合させる、前記固定手段(20)に支持された押動手段(70)と、を備え、
前記接続手段(32)は、前記第１の自由回転環状体(50)に摩擦係合され、
前記従動手段(35a)は、前記第１の環状体(60)と一体に回転するようになっており、
前記第１の環状体(60)は、前記第１の自由回転環状体(50)と摩擦係合する第１の環状部材(62)と、前記第２の環状体(75,76)と摩擦係合する第２の環状部材(63)と、を有し、
前記第２の環状体(75,76)は、前記押動手段(70)に支持された第３の環状部材(75)と、前記第１の環状体(60)と摩擦係合する第４の環状部材(76)と、を有する
ことを特徴とする自由回転環状体型ブレーキ装置(100,200,300,500,600)である。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置においては、遊星歯車機構(30)を構成するサンギヤ(31)、プラネタリキャリヤ(34)、リングギヤ(35)の３つの要素のうち、例えばサンギヤ(31)を固定手段(20)に固定して回転不能とすると、残りの２つの要素(34,35)、したがって接続手段(32)と従動手段(35a)とが相対回転する。
そこで、第１の自由回転環状体(50)および第１の環状体(60)を用いて接続手段(32)と従動手段(35a)とを摩擦係合させ、その相対回転を制動すると、接続手段(32)および従動手段(35a)の固定手段(20)に対する相対回転を制動することができるから、接続手段(32)を介して回転軸(23)の回転を制動することができる。
言い換えると、請求項１に記載したブレーキ装置においては、遊星歯車機構の相対回転する２つの要素（接続手段および従動手段）と第１の自由回転環状体(50)および第１の環状体(60)とが、図３４に示した先願に係るブレーキ装置における第１および第２の回転体２，９に相当し、かつ固定手段(20)が支持腕４および支軸５に相当している。
これにより、各種交通機関や工作機械等の動力伝達系に設けられている既存の遊星歯車機構をそのまま活用しつつ、第１の自由回転環状体(50)、第１の環状体(60)、および押動手段(70)とを追加することにより、その回転軸(23)を制動するブレーキ装置を構成することができる。
【００１１】
また、回転軸(23)とその周囲の静止部分(20)との間で制動をかけると、相対回転数の大きい部分を制動することになり、制動に伴って発生する衝撃力や発熱量も大きくなる。
そして、発熱に伴って摩擦係数が変動するため、制動力の大きさを一定に保つことが困難となる。
これに対して、請求項１に記載したブレーキ装置は、遊星歯車機構(30)において相対回転数の小さい２つの回転要素間で制動をかけることによって回転軸(23)を制動するものであるから、制動に伴って発生する衝撃力や発熱量を小さくすることができる。
これにより、摩擦係数の変動を抑制して安定した制動力を得ることができるばかりでなく、発熱に伴うフェード現象の発生もなく、長時間にわたって一定な制動力を得ることができる。
さらに、第１の自由回転環状体(50)および第１の環状体(60)の摩耗を最小限に抑えることができるから、長い寿命時間を確保することもできる。
【００１２】
また、請求項１に記載した手段は、前述の通り、
前記回転軸(23)と同軸にかつ前記の軸線方向に変位自在に支持された第２の環状体(75,76)が追加されており、
前記押動手段(70)が、前記第１の自由回転環状体(50)、前記第１の環状体(60)および前記第２の環状体(75,76)を前記軸線方向に一体に押動し、互いに密着させて摩擦係合させるように構成したことを特徴としている。
【００１３】
すなわち、請求項１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置(100,200,300,500,600)は、第２の環状体(75,76)を用いて、接続手段(32)および従動手段(35a)のうちのいずれか一方(35a)と固定手段(20)とを摩擦係合させるものであるから、接続手段(32)および従動手段(35a)と固定手段(20)との間の相対回転、したがって回転軸(23)の回転をさらに強力に制動することができる。
【００１４】
また、請求項２に記載した手段は、請求項１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置に対し、
前記回転軸(23)と同軸で前記軸線方向に変位自在に、かつ前記回転軸(23)の回りに回転自在に、前記第２の環状体(75,76)と前記第１の環状体(60)との間に配設された第２の自由回転環状体(80)を追加するとともに、
前記押動手段(70)が、前記第２の環状体(75,76)、前記第２の自由回転環状体(80)、前記第１の環状体(60)、および前記第１の自由回転環状体(50)を前記軸線方向に一体に押動し、互いに密着させて摩擦係合させるように構成したことを特徴としている。
【００１５】
すなわち、請求項２に記載したブレーキ装置(300)は、第１の環状体(60)と第２の環状体(75,76)との間に第２の自由回転環状体(80)を配設したものである。
そして、この第２の自由回転環状体(80)は、第１の環状体(60)と第２の環状体(75,76)との間、したがって接続手段(32)および従動手段(35a)のうちのいずれか一方(35a)と固定手段(20)との間において自由に相対回転することができるから、接続手段および従動手段のうちのいずれか一方(35a)と固定手段(20)との間の相対回転速度差が大きい場合でも、この相対回転速度差を滑らかに吸収することができる。
さらに、第２の自由回転環状体(80)を介装したことによって第１の環状体(60)と第２の環状体(75,76)との間に摩擦摺動面が追加されるから、接続手段および従動手段のうちのいずれか一方(35a)と固定手段(20)との間における摩擦制動力が増加することになり、接続手段(32)および従動手段(35a)の固定手段(20)に対する相対回転、したがって回転軸(23)の回転をより一層強力に制動することができる。
【００１６】
また、請求項３に記載した手段は、請求項４に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置に対し、
前記回転軸(23)と同軸にかつ前記軸線方向に変位自在に支持されて、前記接続手段(32)および前記従動手段(35a)のうち前記第１の環状体(60)と一体に回転しない前記接続手段(32)と一体に回転する、前記第１の自由回転環状体(50)あるいは前記第２の自由回転環状体(80)と前記固定手段(20)との間に配設された第３の環状体(90)を追加するとともに、
前記押動手段(70)が、前記第２の環状体(75,76)、前記第３の環状体(90)、前記第２の自由回転環状体(80)、前記第１の環状体(60)、および前記第１の自由回転環状体(50)を前記軸線方向に一体に押動し、互いに密着させて摩擦係合させるように構成したことを特徴とする。
【００１７】
すなわち、請求項３に記載したブレーキ装置(500)は、接続手段(32)および従動手段(35a)のうち第１の環状体(60)と一体に回転しない接続手段(32)と一体に回転する第３の環状体(90)を追加したものである。
これにより、第１の自由回転環状体(50)あるいは第２の自由回転環状体(80)と固定手段(20)の間に摩擦摺動面が追加されるから、接続手段(32)と固定手段(20)との間における摩擦制動力が増加することになり、接続手段(32)および従動手段(35a)の固定手段(20)に対する相対回転、したがって回転軸(23)の回転をさらに強力に制動することができる。
【００１８】
また、請求項４を跳ばして、請求項５に記載した手段は、請求項１〜４のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、前記第１の自由回転環状体(50)が、前記軸線方向に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材(51,52,53,54)から構成されていることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、請求項５に記載したブレーキ装置(100,200,300,500,600)においては、第１の自由回転環状体(50)を構成する互いに積層された複数の環状部材のうち、隣接する環状部材同士が少ない回転速度差で相互に摺動することができる。
これにより、接続手段(32)と従動手段(35a)との間の回転速度差が大きい場合でも、第１の自由回転環状体(50)の全体として、この大きな回転速度差を滑らかに吸収することができる。
さらに、接続手段(32)、従動手段(35a)、および固定手段(20)のいずれか一つと第１の環状体(60)との間に多くの摩擦摺動面が追加されるから、接続手段(32)、従動手段(35a)、固定手段(20)の間における摩擦制動力が増加することになり、回転軸(23)の回転をより強力に制動することができる。
【００２０】
また、請求項４に記載した手段は、請求項２または３のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、前記第２の自由回転環状体(80)が、前記軸線方向に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材(81,82,83,84,85)から構成されていることを特徴とする。
【００２１】
すなわち、請求項４に記載したブレーキ装置(300,500,600)においては、第１の環状体(60)と第２の環状体(75,76)との間に、回転軸(23)の軸線方向に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材(81,82,83,84：全体で見れば第２の自由回転環状体(80)が介装されることになる。
そして、積層された複数の環状部材は、隣接する環状部材同士が少ない回転速度差で相互に摺動することができる。
これにより、接続手段および従動手段のうちのいずれか一方(35a)と固定手段(20)との間における回転速度差が大きい場合でも、第２の自由回転環状体(80)の全体として、この大きな回転速度差を滑らかに吸収することができる。
さらに、第１の環状体(60)と第２の環状体(75,76)との間に多くの摩擦摺動面が追加されるから、接続手段(32)、従動手段(35a)、固定手段(20)の間における摩擦制動力が増加することになり、回転軸(23)の回転をさらに強力に制動することができる。
【００２２】
また、請求項６に記載した手段は、請求項４または５に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記複数の環状部材の１つ(51,81)が前記回転軸(23)と同軸な円筒部分(51a,81a)を有しており、かつ他の環状部材(52,53,54,82,83,84)が前記円筒部分(51a,81a)の外周面に摺動自在に外嵌されていることを特徴とする。
なお、前記円筒部分は、回転軸(23)、接続手段(32)、従動手段(35a)、あるいは固定手段(20)に対し、軸受(55,85)を用いて回転自在に支持することができる。
【００２３】
すなわち、請求項６に記載したブレーキ装置(100,200,300,500,600)によれば、第１の自由回転環状体(50)および第２の自由回転環状体(80)を構成する複数の環状部材のそれぞれを、簡単な構造でかつ確実に、回転自在に支持することができる。
【００２４】
また、請求項７に記載した手段は、請求項１乃至６のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記サンギヤ(31)は、前記固定手段に固定され、
前記プラネタリキャリヤ(34)は、前記接続手段(32)に接続され、
前記リングギヤ(35)は、前記従動手段(35a)に接続され、
前記遊星歯車機構(30)は、前記プラネタリキャリヤ(34)を前記回転軸(23)によって回転駆動して、前記リングギヤ(35)から増速された回転駆動力を取り出すように構成されていることを特徴とする。
【００２５】
すなわち、請求項７に記載したブレーキ装置(100)は、増速作用を行う遊星歯車機構、例えば自動車の変速機に設けられているオーバードライブ装置に並設するものである。
これにより、既存のオーバードライブ装置をそのまま流用して本発明のブレーキ装置を構成することができるから、自動車の変速機等を大幅に改造する必要なしに組み込むことが可能となり低コストなブレーキ装置とすることができる。
【００２６】
また、請求項８に記載した手段は、請求項８に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置に対し、
前記回転駆動力を出力する出力軸(24)と、
前記回転軸(23)を前記出力軸(24)に接続した状態と前記リングギヤ(35)を前記出力軸(24)に接続した状態とを選択的に切り換え可能な切換手段(40)と、を追加したことを特徴としている。
【００２７】
すなわち、請求項８に記載したブレーキ装置(100)は、回転軸(23)に出力軸(24)を接続した直結状態と、遊星歯車機構のリングギヤ(35)に出力軸(24)を接続したオーバードライブ状態とを切り換えることができるように構成されているから、そのまま自動車の変速機に組み込んでオーバードライブ装置として用いることができる。
また、直結状態およびオーバードライブ状態のいずれにおいても、回転軸(23)の回転を確実に制動することができる。
【００２８】
また、請求項９に記載した手段は、請求項９に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、前記出力軸(24)が、自動車のプロペラシャフト(104)および終減速機(105)を介して左右の駆動輪(106L,106R)に接続されることを特徴としている。
【００２９】
すなわち、請求項９に記載したブレーキ装置(100)においては、回転軸(23)の回転に制動をかけることにより、自動車のプロペラシャフト(104)および終減速機(105)を介して左右の駆動輪(106L,106R)の両方に同時にブレーキをかけることができるから、左右の駆動輪に個別にブレーキを設ける必要がない。
また、自動車の終減速機における減速比は１：３〜１：１０程度であるから、回転軸の回転にかける制動力が小さくとも、大きな制動力を左右の駆動輪に作用させることができる。
さらに、終減速機(105)に組み込まれている差動歯車機構を介して左右の駆動輪に等しい制動力を負荷することができるから、制動が片効きすることもなく、走行安定性を高めることができる。
【００３０】
また、請求項１０に記載した手段は、請求項１〜６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、前記遊星歯車機構(30)が、電気自動車の駆動輪の内側に配設されたインホイールモータ(11)の駆動出力を減速するための減速機構として構成されていることを特徴とする。
【００３１】
すなわち、電気自動車の駆動輪の内側に配設されるインホイールモータ(11)は、一般的に、電気モータと減速機としての遊星歯車機構(12)とを組み合わせたものであるが、このインホイールモータ自体には駆動輪(15)の回転を制動する機能はなく、従来自動車に使用しているディスクブレーキあるいはドラムブレーキ(13)をそのまま併用する必要がある。
このとき、本発明のブレーキ装置(400)をこのインホイールモータの遊星歯車機構(30)に並設すると、インホイールモータ(11)によって駆動輪(15)の回転を制動できることになるから、ディスクブレーキあるいはドラムブレーキ(13)を不要とすることができる。
これに伴い、ディスクブレーキあるいはドラムブレーキの分の重量をなくすことができるから、電気自動車のインホイールモータにおいて問題となっている「ばね下重量の増加」の問題を大きく改善することができる。
【００３２】
また、請求項１１に記載した手段は、請求項１乃至１０のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記第１の環状体(60)が、前記接続手段(32)および前記従動手段(35a)のうち前記固定手段(20)に対する相対回転速度差が大きい方と一体に回転するように支持されていることを特徴とする。
【００３３】
すなわち、遊星歯車機構(30)のリングギヤ(35)を回転不能に固定しつつ、回転軸(23)によってプラネタリキャリヤ(32)を回転駆動し、サンギヤ(31)を従動回転させると、サンギヤ(31)の回転数は回転軸(23)の回転数を大きく上回ることになり、遊星歯車機構(30)は増速機構として作用する。
同様に、遊星歯車機構(30)のサンギヤ(31)を回転不能に固定しつつ、回転軸(23)によってプラネタリキャリヤ(32)を回転駆動し、リングギヤ(35)を従動回転させると、リングギヤ(35)の回転数は回転軸(23)の回転数を上回ることになり、遊星歯車機構(30)は増速機構として作用する。
これにより、従動手段と固定手段との間の相対回転数は、回転軸(23)したがって接続手段と固定手段との間の相対回転数よりも大幅に高くなる。
このとき、従動手段と一体に回転するように支持した第１の環状体(60)と固定手段に支持されている第２の環状体(75,76)との間の相対回転数はかかなり高くなるから、両環状体を接触させると従動手段は急激に減速されることになり、回転軸(23)の制動特性を敏感なものとすることができる。
したがって、この構造の自由回転環状体型ブレーキ装置(200,240)は、例えばスポーツ車両のように敏感なブレーキ特性を必要とする用途に適したものとなる。
【００３４】
また、請求項１２に記載した手段は、請求項１乃至１０のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記第１の環状体(60)が、前記接続手段(32)および前記従動手段(35a)のうち前記固定手段(20)に対する相対回転速度差が小さい方と一体に回転するように支持されていることを特徴とする。
【００３５】
すなわち、遊星歯車機構(30)のリングギヤ(35)を回転不能に固定しつつ、回転軸(23)によってサンギヤ(31)を回転駆動し、プラネタリキャリヤ(32)を従動回転させると、プラネタリキャリヤ(32)の回転数は回転軸(23)の回転数を大きく下回ることになり、遊星歯車機構(30)は減速機構として作用する。
同様に、遊星歯車機構(30)のサンギヤ(31)を回転不能に固定しつつ、回転軸(23)によってリングギヤ(35)を回転駆動し、プラネタリキャリヤ(32)を従動回転させると、プラネタリキャリヤ(32)の回転数は回転軸(23)の回転数を下回ることになり、遊星歯車機構(30)は減速機構として作用する。
これにより、プラネタリキャリヤ(32)したがって従動手段と固定手段との間の相対回転数は、回転軸(23)したがって接続手段と固定手段との間の相対回転数よりも大幅に低くなる。
このとき、従動手段と一体に回転するように支持した第１の環状体(60)と固定手段に支持されている第２の環状体(75,76)との間の相対回転数はかなり小さくなるから、両環状体を接触させると従動手段は緩やかに減速されることになり、回転軸(23)の制動特性を穏やかなものとすることができる。
したがって、この構造のブレーキ装置250は、鉄道車両のようにスムーズなブレーキ特性を必要とする用途に適したものとなる。
【００３６】
また、請求項１３に記載した手段は、請求項１乃至１２のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置に対し、
前記回転軸(23)から前記接続手段(32)への回転駆動力の伝達を断接する、前記回転軸(23)と前記接続手段(32)との間に介装されたクラッチ(601)と、
このクラッチ(601)の作動を制御するクラッチ制御手段と、を追加するとともに、
前記クラッチ制御手段は、前記回転軸(23)の制動を表す信号が入力したときに前記クラッチ(601)を作動させて前記回転軸(23)と前記接続手段(32)とを接続させるように構成したことを特徴とする。
【００３７】
すなわち、請求項１３に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置(600)においては、例えば車両の運転者がブレーキペダルを踏み込むことによって制動を表す信号が得られるまでは、クラッチ(601)が切れており、回転軸(23)と接続手段(32)とは切り離されている。
これにより、回転軸(23)と遊星歯車機構(30)との接続が断たれるから、遊星歯車機構(30)が回転慣性質量として作用して回転軸(23)の回転数の増減を妨げることがなく、かつ遊星歯車機構(30)の内部の摩擦損失が回転軸に負荷されることもない。
これに対して、車両の運転者がブレーキペダルを踏み込むことによって回転軸(23)の制動を表す信号が得られると、クラッチ(601)が作動して回転軸(23)と遊星歯車機構(30)を接続するから、ブレーキペダルの踏込操作にともなって押動手段(70)が作動するとことに伴い、本来のブレーキ装置として動作することになる。
【００３８】
また、請求項１４に記載した手段は、請求項１乃至１３のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置に対し、前記環状体が互いに接触した状態を維持するように前記環状体を前記軸線方向に一体に付勢する付勢手段を追加したことを特徴とする。
【００３９】
すなわち、請求項１４に記載したブレーキ装置(600)においては、付勢手段(602)の作用によって第１および第２の環状体や、第１および第２の自由回転環状体等が互いに接触した状態に維持されるから、押動手段(70)を作動させると直ちにブレーキ作用が生じることになる。
なお、請求項１４に記載したクラッチ(601)を併用することにより、回転軸(23)と遊星歯車機構(30)との接続を断つことができるから、付勢手段が及ぼす付勢力によって各環状体の間にわずかに作用する摺動摩擦がブレーキ力として回転軸(23)に作用することを確実に防止することができる。
【００４０】
また、請求項１５に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置は、請求項１に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置から抽出されたものである。
請求項１５に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置は、
回転軸(23)の回転を制動するためのブレーキ装置であって、
前記回転軸(23)と同軸で、前記回転軸(23)の軸線方向に変位自在に、かつ、前記回転軸(23)の回りに回転自在に配設された第１の自由回転環状体(50)と、
前記回転軸(23)と同軸で、当該回転軸(23)の軸線方向に変位自在に配設され、当該回転軸(23)の回転に従動して回転する従動手段(35a)と一体に回転する第１の環状体(60)と、
前記回転軸(23)と同軸で、当該回転軸(23)の軸線方向に変位自在に配設された第２の環状体(75,76)と、
前記第１の自由回転環状体(50)、前記第１の環状体(60)および前記第２の環状体(75,76)を前記回転軸(23)の軸線方向に一体に押動して、これらの環状体を互いに密着させて摩擦係合させる押動手段(70)と、
を備え、
前記第１の自由回転環状体(50)は、前記回転軸(23)に固定された接続手段(32)に摩擦係合され、
前記第１の環状体(60)は、前記第１の自由回転環状体(50)と摩擦係合する第１の環状部材(62)と、前記第２の環状体(75,76)と摩擦係合する第２の環状部材(63)と、を有し、
前記第２の環状体(75,76)は、前記押動手段(70)に支持された第３の環状部材(75)と、前記第１の環状(60)体と摩擦係合する第４の環状部材(76)と、を有する
ことを特徴とする自由回転環状体型ブレーキ装置である。
また、請求項１６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置は、
静止部分(701)によって回転自在に支持された回転軸(702)と、
前記回転軸(702)と一体に回転する第１の回転体(703)と、
前記回転軸(702)と同軸にかつ前記回転軸(702)の軸線方向に変位自在に、さらに前記静止部分(701)によって回転不能に支持された固定体(704)と、
前記回転軸(702)に対して同軸にかつ相対回転自在に、さらに前記回転軸(702)の軸線方向に変位自在に前記第１の回転体(703)と前記固定体(704)との間に介装された第２および第３の回転体(705,706)と、
前記第１〜第３の回転体(703,705,706)と前記固定体(704)との間にそれぞれ介装された第１〜第３の自由回転環状体(720,721,722)と、
前記第２および第３の回転体(705,706)がそれぞれ前記第１の回転体(703)とは異なる回転数で回転するように前記回転軸(702)の回転を前記第２および第３の回転体(705,706)にそれぞれ伝達する、前記静止部分(701)に支持された回転伝達機構(710)と、
前記第１の回転体(703)および前記固定体(704)によって、前記第２および第３の回転体(705,706)および前記第１〜第３の自由回転環状体(720,721,722)を一体に挟持するべく、前記第１の回転体(703)および前記固定体(704)の少なくともいずれか一方を前記軸線方向に押動する、前記静止部分(20)に支持された押動手段(730)と、
を備えることを特徴とする。
【００４１】
すなわち、請求項１６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置においては、回転伝達機構(710)の作用によって、第１〜第３の回転体(703,705,706)および固定体(704)を相対回転させることができる。
そして、押動手段(730)を作動させることにより、第１の回転体(703)と固定体(704)によって第２，第３の回転体(705,706)および第１〜第３の自由回転環状体(720,721,722)を一体に挟持し、各回転体と各自由回転環状体および固定体を摩擦係合させることにより、回転軸(702)の回転を制動することができる。
このとき、回転しない固定体(704)と第３の回転体(706)とが第３の自由回転環状体(722)を間に挟んだ状態で互いに摩擦係合するので、固定体(704)と第３の回転体(706)との間の相対回転数を調整することにより、回転軸(702)の回転を制動するときのブレーキ特性を変化させることができる。
具体的に説明すると、固定体(704)と第３の回転体(706)との間の相対回転数を高く設定すると、両者の摩擦係合による第３の回転体(706)の回転数の低下が急激なものとなるから、回転軸(702)の回転を制動するときのブレーキ特性を敏感なものにできる。
これに対し、固定体(704)と第３の回転体(706)との間の相対回転数を低く設定すると、両者の摩擦係合による第３の回転体(706)の回転数の低下が緩やかなものになるから、回転軸(702)の回転を制動するときのブレーキ特性を穏やかなものにできる。
【００４２】
また、請求項１７に記載した手段は、請求項１６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記回転伝達機構(710)が、前記第２の回転体(705)の回転数が前記第１の回転体(703)の回転数よりも高く、かつ前記第３の回転体(706)の回転数が前記第２の回転体(705)の回転数よりも高くなるように構成されていることを特徴とする。
【００４３】
すなわち、請求項１７に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置においては、固定体(704)と第３の回転体(706)との間の相対回転数を高く設定しながら、第１の回転体(703)と第３の回転体(706)との間の相対回転を、第２の回転体(705)、第１および第２の自由回転環状体(720,721)の相対回転によって滑らかに吸収することができる。
これにより、摩擦係数の変動を抑制して安定した制動力を得ることができるばかりでなく、発熱に伴うフェード現象の発生も少なく長時間にわたって一定な制動力を得ることができ、さらには第１〜第３の回転体と第１および第２の自由回転環状体の寿命を長くすることができる。
【００４４】
また、請求項１８に記載した手段は、請求項１６に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記回転伝達機構(710)が、前記第２の回転体(705)の回転数が前記第１の回転体(703)の回転数よりも低く、かつ前記第３の回転体(706)の回転数が前記第２の回転体(705)の回転数よりも低くなるように構成されていることを特徴とする。
【００４５】
すなわち、請求項１８に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置においては、固定体(704)と第３の回転体(706)との間の相対回転数を低く設定しながら、第１の回転体(703)と第３の回転体(706)との間の相対回転を、第２の回転体(705)、第１および第２の自由回転環状体(720,721)の相対回転によって滑らかに吸収することができる。
これにより、摩擦係数の変動を抑制して安定した制動力を得ることができるばかりでなく、発熱に伴うフェード現象の発生も少なく長時間にわたって一定な制動力を得ることができ、さらには第１〜第３の回転体と第１および第２の自由回転環状体の寿命を長くすることができる。
【００４６】
また、請求項１９に記載した手段は、請求項１６乃至１８のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記第１〜第３の自由回転環状体が、前記軸線方向に同軸に積層されて相互に摺動自在な複数の環状部材から構成されていることを特徴とする。
【００４７】
すなわち、請求項１９に記載した自由回転環状体型ブレーキ装置(700,750)においては、第１〜第３の自由回転環状体(720,721,722)が互に摺動自在な複数の環状部材から構成される。
これにより、隣接する回転体同士あるいは回転体と固定体との間の相対回転数が大きい場合でも、この大きな相対回転数を滑らかに吸収することができる。
さらに、隣接する回転体同士あるいは回転体と固定体との間に多くの摩擦摺動面が追加されるから、回転軸(702)の回転をさらに強力に制動することができる。
【００４８】
また、請求項２０に記載した手段は、請求項４，５，１８，１９のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置に、前記複数の環状部材のうち隣接する環状部材同士が異なる回転速度で回転するようにそれらの間に作用する摺動摩擦の大きさを制御する摺動摩擦制御手段を追加したことを特徴とする。
【００４９】
すなわち、請求項２０に記載したブレーキ装置は、第１の回転体(32)と第２の回転体(60)とを摩擦係合させてその相対回転を制動することにより回転軸(23)の回転を制動するものであるが、第１および第２の回転体を摩擦係合させるために用いる複数の環状部材にその特徴がある。
すなわち、複数の環状部材(51,52,53,54)には、隣接する環状部材同士が異なる回転速度で回転するようにその摩擦摺動の大きさを制御するための摺動摩擦制御手段が設けられている。
これにより、例えば第１の回転体(32)が１０００ｒｐｍで回転し、第２の回転体(60)が１１００ｒｐｍで回転し、両者の間に４つの環状部材(51,52,53,54)が介装されているときに、第１の回転体(32)に隣接する第１の環状部材が１０２０ｒｐｍで回転し、第２の環状体が１０４０ｒｐｍで回転し、第３の環状体が１０６０ｒｐｍで回転し、第２の回転体(60)に隣接する第４の環状体が１０８０ｒｐｍで回転するように制御することができる。
そして、例えば第１〜第３の環状部材が互いに固着して第１の回転体と一体に１０００ｒｐｍで回転し、第４の環状部材が第２の回転体と一体に１１００ｒｐｍで回転することを防止することができる。
したがって、第１の回転体(32)と第２の回転体(60)との間の回転数差が大きい場合でも、複数の環状部材の全体によってこの大きな回転速度差を滑らかに吸収できる。
さらに、隣接する環状部材同士の回転数差を小さく保つことができるから、摺動摩擦に伴う発熱や摩耗の発生を最大限に抑制することができる。
加えて、第１の回転体(32)と第２の回転体(60)との間に多数の摩擦摺動面を設けることができるから、第１の回転体と第２の回転体とを摩擦係合させるための大きな摩擦力を得ることができる。
【００５０】
また、請求項２１に記載した手段は、請求項２０に記載したブレーキ装置において、
前記摺動摩擦制御手段が、前記複数の環状部材(51,52,53,54)のうち隣接する環状部材をそれぞれ形成している金属材料の硬度を、隣接する環状部材同士において異ならせることによって構成されていることを特徴とする。
【００５１】
すなわち、請求項２１に記載したブレーキ装置においては、隣接している環状部材同士の金属材料硬度が異なるので、回転軸(23)の軸線方向に圧縮されたときの馴染み具合が異なることになるから、両者が固着して一体に回転することを防止して、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に介装された複数の環状部材(51,52,53,54)がそれぞれ異なる回転数で回転するようにすることができる。
なお、隣接する環状部材の金属材料硬度は、ＨＲＣ硬度で２〜１０、好ましくは５〜７の差があるように設定する。
【００５２】
また、請求項２２に記載した手段は、請求項２１に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記硬度の高い環状部材と前記硬度の低い環状部材とを交互に並べたものであることを特徴としている。
【００５３】
すなわち、請求項２２に記載したブレーキ装置においては、硬度の高い環状体と硬度の低い環状体とを交互に並べることにより、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に複数の環状部材(51,52,53,54)を介装する場合においても、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することを防止できる。
【００５４】
また、請求項２３に記載した手段は、請求項２１に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記回転軸(23)の軸線方向に前記硬度の低い順に前記環状部材を並べたものであることを特徴とする
【００５５】
すなわち、請求項２３に記載したブレーキ装置においては、硬度の低い順に環状部材を並べるから、例えば複数の環状部材(51,52,53,54)の個々の回転数が、接続手段(32)の側から第１の環状体(60)の側へと順に変化するように設定することができる。
【００５６】
また、請求項２４に記載した手段は、請求項２０に記載したブレーキ装置において、
前記摺動摩擦制御手段が、前記複数の環状部材(51,52,53,54)のうち隣接する環状部材同士の直径方向の寸法を異ならせることによって構成されていることを特徴とする。
【００５７】
すなわち、請求項２４に記載したブレーキ装置においては、隣接する環状部材同士の外径寸法あるいは内径寸法が異なるので、回転軸(23)の軸線方向に圧縮されたときの各環状部材の外周部分あるいは内周部分の弾性変形量がそれぞれ異なるから、両者が固着して一体に回転することを防止し、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に介装された複数の環状部材がそれぞれ異なる回転数で回転するようにすることができる。
【００５８】
また、請求項２５に記載した手段は、請求項２４に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記直径方向の寸法の大きい環状部材と前記直径方向の寸法の小さい環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする。
【００５９】
すなわち、請求項２５に記載したブレーキ装置においては、直径方向の寸法の大きい環状部材と直径方向の寸法の小さい環状部材とを交互に並べることにより、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に複数の環状部材(51,52,53,54)を介装する場合においても、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することを防止できる。
【００６０】
また、請求項２６に記載した手段は、請求項２４に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記回転軸(23)の軸線方向に前記直径方向の寸法の小さい順に環状部材を並べたものであることを特徴とする。
【００６１】
すなわち、請求項２６に記載したブレーキ装置においては、直径方向の寸法の小さい順に環状部材を並べるから、複数の環状部材の個々の回転数が、例えば接続手段(32)の側から第１の環状体(60)の側へと順に変化するように設定することができる。
【００６２】
また、請求項２７に記載した手段は、請求項２０に記載したブレーキ装置において、
前記摺動摩擦制御手段が、前記複数の環状部材(51,52,53,54)のうち隣接する環状部材同士の軸線方向の寸法を異ならせることによって構成されていることを特徴とする。
【００６３】
すなわち、請求項２７に記載したブレーキ装置においては、隣接する環状部材同士の軸線方向寸法が異なるので、回転軸(23)の軸線方向に圧縮されたときの弾性変形量が異なることになるから、両者が固着して一体に回転することを防止して、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に介装された複数の環状部材(51,52,53,54)がそれぞれ異なる回転数で回転するようにすることができる。
【００６４】
また、請求項２８に記載した手段は、請求項２７に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記軸線方向の寸法の大きい環状部材と前記軸線方向の寸法の小さい環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする。
【００６５】
すなわち、請求項２８に記載したブレーキ装置においては、軸線方向の厚みの大きい環状体と厚みの小さい環状体とを交互に並べるので、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に複数の環状部材(51,52,53,54)を介装する場合においても、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することを防止できる。
【００６６】
また、請求項２９に記載した手段は、請求項２７に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記回転軸(23)の軸線方向に、前記軸線方向の寸法の小さい順に前記環状部材を並べたものであることを特徴とする。
【００６７】
すなわち、請求項２９に記載したブレーキ装置においては、軸線方向寸法の小さい順に環状部材を並べるから、複数の環状部材(51,52,53,54)の個々の回転数が、例えば接続手段(32)の側から第１の環状体(60)の側へと順に変化するように設定することができる。
【００６８】
また、請求項３０に記載した手段は、請求項２０に記載したブレーキ装置において、
前記摺動摩擦制御手段が、前記複数の環状部材(51,52,53,54)のうち隣接する環状体同士の摩擦摺動面にそれぞれ凹設した凹部の面積を異ならせることによって構成されていることを特徴とする。
【００６９】
すなわち、請求項３０に記載したブレーキ装置においては、隣接している環状部材同士の凹部面積が異なるので、回転軸(23)の軸線方向に圧縮されたときの弾性変形量が異なることになるから、両者が固着して一体に回転することを防止し、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に介装された複数の環状部材がそれぞれ異なる回転数で回転するようにすることができる。
【００７０】
また、請求項３１に記載した手段は、請求項３０に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材が、前記凹部の面積の大きい環状部材と前記凹部の面積の小さい環状部材とを交互に並べたものであることを特徴とする。
【００７１】
すなわち、請求項３１に記載したブレーキ装置においては、その摩擦摺動面に凹設された凹部の面積が大きい環状部材と小さい環状部材とを交互に並べるので、例えば接続手段(32)と第１の環状体(60)との間に複数の環状部材(51,52,53,54)を介装する場合においても、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することを防止できる。
【００７２】
また、請求項３２に記載した手段は、請求項３０に記載したブレーキ装置において、
前記複数の環状部材(51,52,53,54)が、前記回転軸(23)の軸線方向に前記凹部の面積の小さい順に前記環状体を並べたものであることを特徴とする。
【００７３】
すなわち、請求項３２に記載したブレーキ装置においては、その摩擦摺動面に凹設され
た凹部の面積の小さい順に環状部材を並べるから、例えば複数の環状部材(51,52,53,54)
の個々の回転数が、接続手段(32)の側から第１の環状体(60)の側へと順に変化するように
設定することができる。
【００７４】
また、請求項３３に記載した手段は、交通機関の車輪(14,852)の回転を制動するためのブレーキ装置(800,850)であって、
交通機関の車輪(14,852)と一体に回転するブレーキディスク(806,853,854)と、
このブレーキディスクに向かってブレーキパッド(813,814,864,865)を押動する押動手段(812,863)と、
前記ブレーキディスクと前記ブレーキパッドとの間において前記ブレーキディスクと同軸にかつ相対回転自在に介装された複数の自由回転環状体(820,870)と、
を備え、
前記複数の自由回転環状体(822,823,872,873)は、前記ブレーキディスクの軸線方向に同軸に積層されており、
前記複数の自由回転環状体(822,823,872,873)の各々は、前記ブレーキパッドの側の側面が摩擦摺動面であり、かつ反対側の側面に相手側と摩擦係合する摩擦材が設けられている
ことを特徴とする。
【００７５】
すなわち、請求項３３に記載したブレーキ装置(800,850)は、自動車や、鉄道、航空機の車輪の回転を制動するために用いられているディスクブレーキ装置に自由回転環状体を組み合わせたものである。
このとき、一般的なディスクブレーキ装置においては、例えば時速２００キロメートル／時で走行している自動車の車輪、したがってブレーキディスクは約２０００回転／分の回転数で回転しているから、この車輪の回転を制動するときのブレーキパッドとブレーキディスクとの間の相対回転数は２０００回転／分である。
これに対して、本発明のブレーキ装置においては、ブレーキディスクとブレーキパッドとの間に自由回転環状体が相対回転自在に介装されているから、ブレーキディスクが２０００回転／分の回転数で回転しているときに、自由回転環状体をそれよりも低い回転数で回転させることができる。例えば、ブレーキパッドと自由回転環状体との間の相対回転数を１０００回転／分、自由回転環状体とブレーキディスクとの間の相対回転数を１０００回転／分とすることもできる。
【００７６】
一方、ブレーキパッドに発生する熱量は、ブレーキディスクとブレーキパッドとの間の相対回転数の２乗に比例するから、相対回転数を半減させることにより１／４に減少する。
これにより、フェード現象の発生を抑制することができるばかりでなく、ブレーキパッドの摩耗も低減させることができる。
【００７７】
他方、一般的なディスクブレーキ装置においては、ブレーキパッドとブレーキディスクとの間にしか摩擦摺動面が存在しない。
これに対して、請求項３３に記載したブレーキ装置においては、ブレーキパッドと自由回転環状体との間、および自由回転環状体とブレーキディスクとの間の２カ所に摩擦摺動面が存在する。
これにより、押動手段（一般的には油圧作動のピストンあるいはキャリパ）がブレーキパッドを押動する力が一定であるとすると、一般的なディスクブレーキ装置に対して２倍の制動力が得られることになる。
言い換えると、必要な制動力が一定であるとすると、押動手段がブレーキパッドを押動する力をより低減できることを意味している。
したがって、ブレーキパッドに発生する熱量をさらに低減させ、かつブレーキパッドの摩耗もさらに低減させることが可能となる。
【００７８】
なお、請求項３３に記載したブレーキ装置に用いる自由回転環状体は、請求項１９〜請求項３２に記載したものと同一の構成とすることができる。
また、請求項３３に記載の手段は、前述の通り、
前記複数の自由回転環状体(822,823,872,873)の各々が、前記ブレーキパッド(813,814,864,865)の側の側面が摩擦摺動面であり、かつ反対側の側面に相手側と摩擦係合する摩擦材(822a,823a,872a,873a)が設けられていることを特徴とする。
【００７９】
すなわち、請求項３３に記載した自由回転環状体を用いるブレーキ装置には、ブレーキディスクと環状部材との間に摩擦材、言い換えるとブレーキライニングが存在する。
したがって、ブレーキパッドの摩擦材の摩擦係数と、各環状部材における摩擦材の摩擦係数とを異ならせることにより、ブレーキディスクに対する各環状部材の相対回転数を制御できることになる。
【００８０】
また、請求項３４に記載した手段は、請求項３３に記載したブレーキ装置において、
前記摩擦材(822a,823a,872a,873a)の各々の摩擦係数は、前記ブレーキパッド(813,814,864,865)の側ほど高く、前記ブレーキディスク(806,853,854)の側ほど低くなるように設定されていることを特徴とする。
【００８１】
すなわち、請求項３４に記載したブレーキ装置によれば、ブレーキディスクの回転数が最も高く、かつ複数の環状部材の各回転数がブレーキパッドの側に向かって次第に減少するように構成することができる。
これにより、ブレーキパッドと摩擦摺動する環状部材の回転数を、ブレーキディスクの回転数に対して大幅に低下させることができるから、ブレーキパッドに発生する熱量を低減させ、かつブレーキパッドの摩耗をさらに低減させることができる。
【００８２】
また、請求項３５に記載した手段は、請求項３４に記載したブレーキ装置において、
前記ブレーキパッド(813,814,864,865)と摩擦摺動する自由回転環状体(822,872)における摩擦材(822a,872a)の摩擦係数が、前記ブレーキパッド(813,814,864,865)の摩擦材における摩擦係数より低く設定されていることを特徴とする。
【００８３】
すなわち、請求項３５に記載したブレーキ装置によれば、ブレーキディスクとブレーキパッドとの間に複数の環状部材が存在するときに、ブレーキパッドによって複数の環状部材を確実に相対回転させることができる。
【００８４】
また、請求項３６に記載したブレーキ装置は、請求項３３乃至３５のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記ブレーキディスク(806,853,854)に、前記複数の自由回転環状体(822,823,872,873)の内周面が摺動自在に外嵌する、自己潤滑性の材料から製作された支持部材(821,871)が設けられていることを特徴とする。
【００８５】
すなわち、請求項３６に記載したブレーキ装置によれば、一般的に鋳鉄から製造されているブレーキディスクと自由回転環状体の内周面との間の摩擦を減少させ、自由回転環状体をブレーキディスクに対して滑らかに相対回転させることができる。
【００８６】
また、請求項３７に記載したブレーキ装置は、請求項３３乃至３６のいずれかに記載した自由回転環状体型ブレーキ装置において、
前記複数の自由回転環状体の内周部分を前記ブレーキディスクに向かって付勢する付勢手段(826,874)が設けられていることを特徴とする。
【００８７】
すなわち、請求項３７に記載したブレーキ装置によれば、ブレーキディスクの回転軸線に対する自由回転環状体(820,870)の姿勢を安定させることができる。
これにより、自由回転環状体８２０，８７０を回転軸に対して垂直に保持し、その傾斜に起因するブレーキジャダーの発生を確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００８８】
以上の説明から明らかなように、本発明のブレーキ装置は、各種交通機関や工作機械等の動力伝達系に設けられている既存の遊星歯車機構をそのまま活用しつつ、第１および第２の環状体と押動手段とを追加することにより、その回転軸を制動するブレーキ装置を構成することができる。
これにより、部品点数の増加および既存の機械の改造を最小限に抑えることができるから、その適用可能範囲を大きく拡げることができる。
【００８９】
また、本発明のブレーキ装置は、遊星歯車機構における回転数差の小さい２つの回転要素の間で制動をかけることによって回転軸を制動するものである。
これにより、回転軸とその周囲の静止部分との間のように、回転数差の大きい部分の間で制動する場合に比較し、制動に伴って発生する衝撃力や発熱量を小さくすることができる。
さらに、発熱に伴う摩擦係数の変動を抑制して安定した制動力を得ることができるばかりでなく、発熱に伴うフェード現象の発生もなく、長時間にわたって一定な制動力を得ることができ、第１および第２の環状体の摩耗を最小限に抑えて長い寿命時間を確保することができるから、優れた性能を有するブレーキ装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００９０】
以下、図１乃至図２９を参照し、本発明に係る自由回転環状体型ブレーキ装置の各実施形態について詳細に説明する。
なお、以下の説明においては、同一の部分には同一の符号を用いて重複した説明を省略するとともに、回転軸２３の軸線が延びる方向を軸線方向と言う。
【００９１】
第１実施形態
まず最初に図１〜図６を参照し、本発明による自由回転環状体型ブレーキ装置の第１実施形態について詳細に説明する。
【００９２】
図１に示した本第１実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置１００は、自動車の変速機に内蔵されるオーバードライブ装置を構成するもので、ケーシング２０に収納された遊星歯車機構３０と、駆動出力の切り換えを行う切換手段４０と、遊星歯車機構３０のプラネタリキャリヤとリングギヤとを摩擦係合させるための第１の自由回転環状体５０および第１の環状体６０と、第１の自由回転環状体５０および第１の環状体６０をプラネタリキャリヤの側に押動して摩擦摺動させるための押動手段７０とを備えている。
【００９３】
遊星歯車機構３０は、有底円筒状のケーシング（固定手段）２０の底壁２１によってサンギヤ３１を回転不能に支持するとともに、入力軸（回転軸）２３にプラネタリキャリヤ（接続手段）３２を接続して回転駆動するようにし、かつこのプラネタリキャリヤ３２に植設した支軸３３によって複数のプラネタリギヤ３４を回転自在に支持することにより、増速された回転駆動力をリングギヤ３５の連接部分（従動手段）３５ａから取り出すように構成されている。
なお、リングギヤ３５には連接部分３５ａが連設されており、その円筒部分３５ｂは軸受３６によって入力軸２３上に回転自在に支持されている。
【００９４】
切換手段４０は、図３に示したように、入力軸２３の後端に凸設された噛合歯４１と、出力軸２４の前端に凸設された軸線方向に長く延びる噛合歯４２と、リングギヤ３５の連接部分３５ａの後端に凸設されている噛合歯４３と、これらの噛合歯４１，４２，４３上で軸線方向にスライド可能なスリーブ４４と、このスリーブ４４を軸線方向に往復させる図示されないシフタとから構成されている。
図３に示したように、スリーブ４４が入力軸２３の噛合歯４１と出力軸２４の噛合歯との上に位置するときには、入力軸２３と出力軸２４とが直結され、入力軸２３に入力した回転駆動力がそのまま出力軸２４に伝達される。
これに対して、図５に示したように、スリーブ４４がリングギヤ３５側の噛合歯４３と出力軸２４の噛合歯との上に位置するときには、遊星歯車機構３０によって増速された回転駆動力が出力軸２４に伝達される。
【００９５】
第１の自由回転環状体５０は、図３に示したように、ほぼ同一寸法の４枚の板状円形環状部材５１，５２，５３，５４を軸線方向に積層して構成したもので、そのうちの１つの環状部材５１の内周部分には入力軸２３と同軸な円筒部分５１ａが連設され、リングギヤ３５に連設されている円筒部分３５ｂの外周面上に軸受５５を介して回転自在に支持されている。
そして、他の環状部材５２，５３，５４は、円筒部分５１ａの外周面上に摺動回転自在に支持されている。
なお、図示の都合上、図１においては環状部材５２が描かれていない。
【００９６】
板状円形環状部材５１，５２，５３，５４を形成している材料は、それぞれ炭素鋼、あるいはニッケル、クロム、モリブデンを含む合金鋼であるが、そのＨＲＣ硬度はわずかに異なっている。
すなわち、環状部材５１，５２のＨＲＣ硬度が５６〜５９であるのに対し、環状部材５３，５４のＨＲＣ硬度は５２〜５５であり、硬度の高い環状部材５１，５３と硬度の低い環状部材５３，５４とを軸線方向に交互に並べた構成となっている。
【００９７】
第１の環状体６０は、図３に示したように、リングギヤ３５の連設部分３５ａを貫通して軸線方向にスライド自在な、円周方向に等間隔に配設された複数の支軸６１と、第１の自由回転環状体５０と同軸に隣接するように支軸６１の一端に固着された１枚の板状円形環状部材６２と、支軸６１の他端に入力軸２３と同軸に固着された１枚の厚板円形環状部材６３とから構成され、リングギヤ３５と一体に回転するようになっている。
なお、板状円形環状部材６１，６２は、第１の自由回転環状体５０と同様に炭素鋼あるいはニッケル、クロム、モリブデンを含む合金鋼から形成されており、かつそのＨＲＣ硬度は５６〜５９に設定されている。
これにより、硬度の高い環状部材５４と硬度の低い環状部材６２とが軸線方向に交互に並んでいる。
【００９８】
押動手段７０は、図１に示したように、円筒状のケーシング２０の開放端を閉鎖している蓋体２２に設けられており、入力軸２３と同軸に蓋体２２に連設されている円筒部分２２ａの外周面上に回動自在に支持された板状円形環状部材である第１のカムプレート７１と、この第１のカムプレート７１の外周面に接続されて半径方向外側に延びるレバー７２と、第１のカムプレート７１と同軸に隣接して円筒部分２２ａの外周面上に回動自在に配設された第２のカムプレート７３とを有している。
【００９９】
レバー７２を手動によりあるいは電動サーボを用いて円周方向に揺動させて第１のカムプレート７１を回動させると、第２のカムプレート７３が蓋体２２の側に変位し、この第２のカムプレートの側面に突設されて蓋体２２を貫通している複数のプッシュロッド７４がケーシング２０の内側に進入する。
すると、入力軸２３と同軸にプッシュロッド７４の先端に固着されている厚板円形環状部材７５が第１の環状体６０の側に変位し、その前面に同軸に固着されている板状円形環状部材７６が第１の環状体６０の環状部材６３の側面と摺動接触する。
なお、以下の説明においては、環状部材７５，７６を合わせて第２の環状体と呼ぶ。
【０１００】
また、環状部材７６は、第１の自由回転環状体５０と同様に炭素鋼あるいはニッケル、クロム、モリブデンを含む合金鋼から形成され、そのＨＲＣ硬度は５２〜５５に設定されている。
これにより、硬度の高い環状部材６３と硬度の低い環状部材７６とが軸線方向に交互に並んでいる。
【０１０１】
次に図２〜図６を参照し、本第１実施形態のブレーキ装置（オーバードライブ装置）１００の作動について説明する。
【０１０２】
図２に示したように、自動車のエンジン１０１から出力された回転駆動力は、変速機１０２において変速された後、変速機１０２に連設されたトランスファケース１０３に内蔵されている本第１実施形態のブレーキ装置（オーバードライブ装置）１００を介してプロペラシャフト１０４に伝達される。
そして、プロペラシャフト１０４に入力した回転駆動力は、終減速機１０５において減速された後に内蔵されている図示されない差動歯車機構を介して左右の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒに分配される。
【０１０３】
このとき、図３に示したように、切換手段４０のスリーブ４４が入力軸２３の噛合歯４１および出力軸２４の噛合歯４２の上に位置すると、変速機１０２から出力された回転駆動力は、入力軸２３から出力軸２４を介してプロペラシャフト１０４へと直接伝達される（直結走行状態）。
また、図５に示したように、切換手段４０のスリーブ４４がリングギヤ３５側の噛合歯４３および出力軸２４の噛合歯４２の上に位置すると、変速機１０２から出力された回転駆動力は遊星歯車機構３０において増速されてから出力軸２４に伝達される（オーバードライブ走行状態）。
【０１０４】
これとは反対に、自動車の運転者がアクセルペダルの踏み込みを止めて自動車が惰性で走行している状態のときには、左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒが終減速機１０５およびプロペラシャフト１０４を介して出力軸２４を回転駆動する。
【０１０５】
このとき、図４に示したように、切換手段４０によって入力軸２３と出力軸２４とが直結されている場合には、入力軸２３によってプラネタリキャリヤ３２が回転駆動されるので、プラネタリキャリヤ３２とリングギヤ３５の連設部分３５ａとが相対回転し、同時にケーシング２０の蓋体２２とリングギヤ３５の連設部分３５ａとが相対回転する。
また、図６に示したように、切換手段４０によってリンクギヤ３５の連設部分３５ａと出力軸２４とが接続されている場合には、出力軸２４によってリングギヤ３５が回転駆動されるので、リングギヤ３５の連設部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２とが相対回転し、同時にケーシング２０の蓋体２２とリングギヤ３５の連設部分３５ａとが相対回転する。
【０１０６】
この状態において、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図４および図６に示したように、第２の環状体７５，７６が第１の環状体６０および第１の自由回転環状体５０をプラネタリキャリヤ３２に押圧する。
これに伴い、リングギヤ３５の連設部分３５ａと一体に回転する第１の環状体６０と、第１の自由回転環状体５０およびプラネタリキャリヤ３２との間に摺動摩擦が発生するから、リングギヤ３５の連設部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２とが摩擦係合し、リングギヤ３５とプラネタリキャリヤ３２との相対回転が抑制される。
【０１０７】
同時に、リングギヤ３５の連設部分３５ａと一体に回転する第１の環状体６０と、ケーシング２０の蓋体２２に支持されて回転することがない第２の環状体７５，７６との間に摺動摩擦が発生するから、リングギヤ３５の連設部分３５ａとケーシング２０とが摩擦係合し、ケーシング２０に固定されているサンギヤ３１とリングギヤ３５との相対回転もまた抑制される。
【０１０８】
これにより、サンギヤ３１，プラネタリキャリヤ３２、およびリングギヤ３５の相対回転が制動されるから、プラネタリキャリヤ３２に接続されている入力軸２３およびリングギヤ３５の連設部分３５ａは、それぞれケーシング２０に対して相対回転することができず、その回転が制動される。
したがって、入力軸２３あるいはリングギヤ３５の連設部分３５ａに接続される出力軸２４、プロペラシャフト１０４、終減速機１０５を介して、左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒの回転を制動することができる。
【０１０９】
すなわち、本第１実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置１００は、エンジン１０１が出力する回転駆動力によって左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒを駆動するときには、直結走行あるいはオーバードライブ走行を可能とするオーバードライブ装置として機能する。
これに対して、自動車が惰性走行しているときには、押動手段７０のレバー７２を操作することにより、左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒの回転を制動するブレーキ装置として機能する。
【０１１０】
このとき、左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒと出力軸２４との間には終減速機１０５が介装されている。
これにより、このブレーキ装置１００が発生させる制動力は、終減速機１０５における約１：３〜１：１０の減速比の分だけ増大されて各駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒに伝達されるから、大きな制動力を各駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒに作用させることができる。
【０１１１】
また、このブレーキ装置１００が発生させる制動力は、終減速機１０５に内蔵されている差動歯車機構によって左右の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒに等しく分配される。
これにより、１つのブレーキ装置１００によって左右の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒを制動することができるから、各駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒに個別に設けるブレーキ装置を省略することができる。
【０１１２】
また、本第１実施形態のブレーキ装置１００は、図２に示したようなＦＲ車（フロントエンジンフロントドライブ車）のトランスファケース１０３に元々内蔵されているオーバードライブ走行用の遊星歯車機構３０を流用するものであるから、部品点数の増加を最小限に抑えることができる。
また、トランスファケース１０３内の空きスペースに、第１の自由回転環状体５０他の部品を組み込むものであるから、このようなＦＲ車の改造を最小限に抑えることができる。
【０１１３】
また、左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒによって入力軸２３が回転駆動される直結走行状態においては、プラネタリキャリヤ３２とリングギヤ３５の連設部分３５ａとの間の相対回転速度が高まる。
しかしながら、第１の自由回転環状体５０は、軸線方向に積層された複数の板状円形環状部材５１，５２，５３，５４から構成されており、かつ第２の環状体の環状部材６２を含めて、硬度が高いものと低いものとが軸線方向に交互に並ぶように配設されている。
これにより、押動手段７０によりプラネタリキャリヤ３２に向けて押動されて軸線方向に圧縮されたときに、隣接する環状部材同士の馴染み具合がそれぞれ異なるから、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することはなく、それぞれ異なる回転数で回転する。
【０１１４】
したがって、第１の自由回転環状体５０および第１の環状体６０は、その全体として、プラネタリキャリヤ３２とリングギヤ３５の連設部分３５ａとの間の大きな回転速度差を滑らかに吸収することができる。
さらに、隣接する環状部材同士の間に発生する摩擦熱も少ないから、第１の自由回転環状体５０および第１の環状体６０の全体における発熱量も小さい。
加えて、リングギヤ３５の連設部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２との間に多くの摩擦摺動面が追加されるから、プラネタリキャリヤ３２とリングギヤ３５の連設部分３５ａとを摩擦係合させるための摩擦力を増大させることができる。
【０１１５】
なお、本第１実施形態においては、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２が互いに固着して一体に回転することなく異なる速度で自由に回転できるようにするために、隣接する環状部材の材料硬度をわずかに異ならせている。
また、硬度の低い順あるいは硬度の高い順に軸線方向に並ぶように、複数の環状部材を配設することもできる。
しかしながら、この目的を達成するための手段は、材料硬度に差を設けることだけではない。
【０１１６】
具体的に説明すると、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２の外径寸法を異ならせて、外径の大きい環状部材と外径の小さい環状部材とを隣接させることによっても、目的を達成することができる。
なお、各環状部材の外周面を摺動自在に支持する場合には、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２の内径寸法を異ならせて、内径の大きい環状部材と内径の小さい環状部材とを隣接させる。
あるいは、外径寸法が大きい順あるいは小さい順に軸線方向に並ぶように、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２を配設することもできる。
この場合には、押動手段７０によりプラネタリキャリヤ３２に向けて押動されて軸線方向に圧縮されたときの、各環状部材の外周部分あるいは内周部分の弾性変形量がそれぞれ異なるから、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することはなく、それぞれ異なる回転数で回転することになる。
【０１１７】
さらに、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２の軸線方向寸法（厚み）を異ならせて、厚みの大きい環状部材と厚みの小さい環状部材とを隣接させることによっても、目的を達成することができる。
あるいは、軸線方向寸法が大きい順あるいは小さい順に軸線方向に並ぶように、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２を配設することもできる。
この場合には、押動手段７０によりプラネタリキャリヤ３２に向けて押動されて軸線方向に圧縮されたときの、各環状部材の弾性圧縮変形量がそれぞれ異なるから、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することはなく、それぞれ異なる回転数で回転することになる。
【０１１８】
加えて、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２の摩擦摺動面に凹部を凹設するとともに、これらの凹部の総面積が大きい環状部材と小さい環状部材とを隣接させることによっても、目的を達成することができる。
ここで言う凹部とは、例えばゴルフボールの表面に凹設されている円形のディンプルに相当するものであるが、その形状は円形には限定されず、楕円形、長円形、矩形、長い溝とすることもできる。
そして、凹部の面積は、各環状体の摩擦摺動面上において計測した面積を言う。
この場合には、押動手段７０によりプラネタリキャリヤ３２に向けて押動されて軸線方向に圧縮されたときの、各環状部材の摩擦摺動面のうち凹部に隣接する部分の弾性変形量がそれぞれ異なるから、隣接する環状部材同士が固着して一体に回転することはなく、それぞれ異なる回転数で回転することになる。
なお、凹部の総面積が大きい順あるいは小さい順に軸線方向に並ぶように、各環状部材５１，５２，５３，５４，６２を配設することもできる。
【０１１９】
第２実施形態
次に図７および図８を参照し、本発明による自由回転環状体型ブレーキ装置の第２実施形態について説明する。
【０１２０】
上述した第１実施形態のブレーキ装置１００は、エンジン１０１から左右一対の駆動輪１０６Ｌ，１０６Ｒに至る動力伝達経路の途中に設けられていた。
これに対し、本第２実施形態のブレーキ装置２００は、空転する回転軸２３に並設されて、この回転軸２３の回転を制動するように構成されている。
【０１２１】
すなわち、工作機械や試験機等においては、回転軸の回転を制動し、あるいはこの回転軸に所望の制動トルクを負荷することが求められている。
このとき、本第２実施形態のブレーキ装置２００は、上述した第１実施形態のブレーキ装置１００から切換手段４０を省いた点を除いて構造が同一であり、押動手段７０を操作することによって回転軸２３の回転を制動し、所望の制動トルクを回転軸２３に負荷することができる。
【０１２２】
特に、第１の自由回転環状体５０は、軸線方向に積層された複数の板状円形環状部材５１，５２，５３，５４から構成されており、隣接する板状円形環状部材同士は少ない回転速度差で互いに摺動するから、第１の自由回転環状体５０の全体における発熱量は小さい。
また、遊星歯車機構３０を潤滑する潤滑油により、複数の板状円形環状部材５１，５２，５３，５４もまた潤滑されるから、長時間にわたって連続運転しても過熱するおそれがない。
さらに、リングギヤ３５の連設部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２との間に多くの摩擦摺動面が形成されているため、簡単かつ小型な構造でありながら、大きな制動トルクを回転軸に負荷することができる。
加えて、押動手段７０が各環状部材５１，５２，５３，５４，６２を軸線方向に押動する力を微調整することにより、所望の値の制動トルクを回転軸２３に正確に負荷することができる。
【０１２３】
したがって、本第２実施形態のブレーキ装置２００は、回転軸の駆動および停止を煩雑に繰り返す必要のある工作機械や、高いトルクを連続的に吸収し続け無ければならない試験機、特にＦ１レース車両に用いる高出力エンジンのためのトルク試験機等におけるブレーキ装置、あるいは新幹線の走行モータに内蔵されるブレーキ装置として好適に用いることができる。
【０１２４】
第１変形例
次に図９を参照し、第２実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置２００の第１変形形について説明する。
【０１２５】
上述した第２実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置２００における遊星歯車機構３０は、サンギヤ３１を回転不能に支持するとともに、回転軸２３にプラネタリキャリヤ（接続手段）３２を接続して一体に回転するようにし、かつこのプラネタリキャリヤ３２植設した支軸３３によって複数のプラネタリギヤ３４を回転自在に支持することによりプラネタリギヤ３４を回転駆動して、リングギヤ３５の連接部分（従動手段）３５ａから増速された回転駆動力を取り出すように構成されていた。
そして、リングギヤ３５の連接部分３５ａによって第１の環状体６０を支持することにより、第１の環状体６０が回転軸２３の回転数よりも高い回転数で回転するようにしていた。
これにより、押動手段７０を作動させて第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６とを摩擦係合させたときに生じる第１の環状体６０の回転数の低下は比較的に急激であり、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性が敏感なものになっていた。
【０１２６】
これに対して、本第１変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２１０における遊星歯車機構３０Ａは、サンギヤ３１を回転不能に支持するとともに、リングギヤ３５の連接部分３５ｃを回転軸２３に接続してリングギヤ３５を回転駆動するようにし、かつプラネタリキャリヤ３２の円筒状の連接部分（従動手段）３２ａを軸受３７によって回転軸２３上に回転自在に支持する構造となっている。
そして、リングギヤ３５の連接部分３５ａによって第１の環状体６０を支持することにより、第１の環状体６０が回転軸２３と等しい回転数で回転するようにしている。
【０１２７】
これにより、本第１変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２１０における第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６との間の相対回転数は、第２実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置２００におけるそれよりも小さい。
したがって、押動手段７０を作動させて第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６とを摩擦係合させたときに生じる第１の環状体６０の回転数の低下は、第２実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置２００におけるそれよりも緩やかであるから、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性を穏やかなものにすることができる。
【０１２８】
第２変形例
本第２変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２２０における遊星歯車機構３０Ｂは、プラネタリギヤ３４の支軸３３を回転軸２３の周りに回転不能に支持するとともに、リングギヤ３５の連接部分３５ｃを回転軸２３に接続してリングギヤ３５を回転駆動するようにし、かつサンギヤ３１の円筒状の連接部分（従動手段）３１ａを軸受３８によって回転軸２３上に回転自在に支持する構造となっている。
そして、リングギヤ３５の連接部分３５ａによって第１の環状体６０を支持することにより、第１の環状体６０が回転軸２３と等しい回転数で回転するようにしている。
【０１２９】
これにより、押動手段７０を作動させて第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６とを摩擦係合させたときに生じる第１の環状体６０の回転数の低下は、第１変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２１０におけるそれと全く同じであるから、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性を穏やかなものにすることができる。
【０１３０】
第３変形例
本第３変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２３０における遊星歯車機構３０Ｃは、プラネタリギヤ３４の支軸３３を回転軸２３の周りに回転不能に支持するとともに、サンギヤ３１を回転軸２３に接続して回転駆動するようにし、かつリングギヤ３５の連接部分（従動手段）３５ａを軸受３６によって連接部分３１ａ上に回転自在に支持する構造となっている。
そして、リングギヤ３５の連接部分３５ａによって第１の環状体６０を支持することにより、第１の環状体６０が、回転軸２３とは反対方向に低い回転数で回転するようにしている。
【０１３１】
これにより、押動手段７０を作動させて第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６とを摩擦係合させたときに生じる第１の環状体６０の回転数の低下は、上述した第１および第２変形例におけるそれよりもさらに緩やかであるから、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性をさらに穏やかなものにすることができる。
【０１３２】
第４変形例
本第４変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２４０における遊星歯車機構３０Ｄは、リングギヤ３５を回転不能に支持するとともに、回転軸２３にプラネタリキャリヤ（接続手段）３２を接続して一体に回転するようにし、かつこのプラネタリキャリヤ３２に植設した支軸３３によって複数のプラネタリギヤ３４を回転自在に支持することによりプラネタリギヤ３４を回転駆動して、サンギヤ３１の連接部分（従動手段）３１ａから増速された回転駆動力を取り出すように構成されている。
そして、サンギヤ３１の連接部分３１ａによって第１の環状体６０を支持することにより、第１の環状体６０が回転軸２３の回転数よりもかなり高い回転数で回転するようにしている。
【０１３３】
これにより、押動手段７０を作動させて第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６とを摩擦係合させたときに生じる第１の環状体６０の回転数の低下は、上述した第２実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置２００におけるそれよりもさらに急激であるから、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性をさらに敏感なものとすることができる。
【０１３４】
第５変形例
本第５変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２５０における遊星歯車機構３０Ｅは、リングギヤ３５を回転不能に支持するとともに、サンギヤ３１の連接部分３１ａを回転軸２３に接続してサンギヤ３１が回転駆動されるようにし、かつプラネタリキャリヤ（従動手段）３２を軸受３９によって回転軸２３上に回転自在に支持した構造となっている。
そして、回転軸２３に接続した第２の接続部３１ｄによって第１の環状体６０を支持し、第１の環状体６０が回転軸２３の回転数と等しい回転数で回転するようにしている。
【０１３５】
これにより、押動手段７０を作動させて第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６とを摩擦係合させたときに生じる第１の環状体６０の回転数の低下は、第１および第２変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置２１０，２２０におけるそれと全く同じであるから、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性を穏やかなものにすることができる。
【０１３６】
第３実施形態
次に図１４を参照し、第３実施形態のブレーキ装置について説明する。
【０１３７】
本第３実施形態のブレーキ装置３００は、上述した第２実施形態のブレーキ装置２００に対し、第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６との間に第２の自由回転環状体８０を追加した構造となっている。
【０１３８】
第２の自由回転環状体８０は、第１の自由回転環状体５０と同一構造であり、ほぼ同一寸法の４枚の板状円形の環状部材８１，８２，８３，８４を軸線方向に積層して構成したもので、そのうちの１つの環状部材８１の内周部分には円筒部分８１ａが連設され、リングギヤ３５に連設されている円筒部分３５ｂの外周面上に軸受８５を介して回転自在に支持されている。
そして、他の環状部材８２，８３，８４は、円筒部分８１ａの外周面上に摺動回転自在に支持されている。
なお、各環状部材８１，８２，８３，８４を形成している金属材料の硬度の設定もまた第１の自由回転環状体５０と同一となっている。
【０１３９】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図９に示したように、第２の環状体７５，７６が、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、および第１の自由回転環状体５０をプラネタリキャリヤ３２に押圧する。
これに伴い、リングギヤ３５の連設部分３５ａと一体に回転する第１の環状体６０、自由に回転できる第１の自由回転環状体５０、およびプラネタリキャリヤ３２の間に摺動摩擦が発生するから、リングギヤ３５の連設部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２とが摩擦係合し、リングギヤ３５とプラネタリキャリヤ３２との相対回転が制動される。
【０１４０】
同時に、リングギヤ３５の連設部分３５ａと一体に回転する第１の環状体６０と、自由に回転可能な第２の自由回転環状体８０，およびケーシング２０の蓋体２２に支持されて回転することがない第２の環状体７５，７６との間に摺動摩擦が発生するから、リングギヤ３５の連設部分３５ａとケーシング２０とが摩擦係合し、ケーシング２０に固定されているサンギヤ３１とリングギヤ３５との相対回転もまた制動される。
【０１４１】
これにより、サンギヤ３１，プラネタリキャリヤ３２、およびリングギヤ３５の相対回転が制動されるから、プラネタリキャリヤ３２に接続されている回転軸２３はケーシング２０に対して相対回転することができず、その回転が制動される。
【０１４２】
このとき、第２の自由回転環状体８０は、軸線方向に積層された複数の板状円形環状部材８１，８２，８３，８４から構成されており、隣接する板状円形環状部材同士は少ない回転速度差で互いに摺動するから、第２の自由回転環状体８０の全体における発熱量は小さい。
また、遊星歯車機構３０を潤滑する潤滑油により、複数の板状円形環状部材８１，８２，８３，８４もまた潤滑されるから、長時間にわたって連続運転しても過熱するおそれがない。
さらに、第１の環状体６０と第２の環状体７５，７６との間に多くの摩擦摺動面が形成されているため、大きな制動トルクを回転軸２３に負荷することができる。
【０１４３】
次に図１５〜図１９を参照し第３実施形態のブレーキ装置の変形例について説明する。
【０１４４】
第１変形例
図１０に示した第１変形例のブレーキ装置３１０は、上述した第３実施形態のブレーキ装置３００に対し、リングギヤ３５が回転軸２３に接続されて一体に回転し、かつプラネタリキャリヤ３２が自由に回転する点において異なっている。
【０１４５】
すなわち、リングギヤ３５に連設された第２の連設部分（接続手段）３５ｃが回転軸２３に接続され、リングギヤ３５が回転軸２３と一体に回転する。
また、プラネタリキャリヤ３２には回転軸２３と同軸な円筒部分３２ａが連設され、回転軸２３に対し軸受３７によって回転自在に支持されている。
さらに、リングギヤ３５の連設部分３５ａは軸受３６によって、また第１および第２の自由回転環状体５０，８０は軸受５５，８５によって、それぞれプラネタリキャリヤ３２の円筒部分３２ａの外周面上に回転自在に支持されている。
【０１４６】
このような構造のブレーキ装置３１０においても、押動手段７０のレバー７２を操作すして第２の環状体７５，７６、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０をプラネタリキャリヤ３２に押圧し、相互に摩擦摺動させることにより、第３実施形態のブレーキ装置３００と全く同様に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１４７】
第２変形例
図１１に示した第２変形例のブレーキ装置３２０は、上述した第１変形例のブレーキ装置３１０に対し、プラネタリギヤ３４の支軸３３がケーシング２０に固定され、かつサンギヤ３１が回転軸２３に対して回転自在となっている点が異なっている。
【０１４８】
すなわち、サンギヤ３１には回転軸２３と同軸な円筒部分３１ａが連設され、回転軸２３に対し軸受３８によって回転自在に支持されている。
また、サンギヤ３１には、第１変形例のブレーキ装置３１０におけるプラネタリキャリヤ３２と同一形状の縦壁部分３１ｂが連設されている。
さらに、リングギヤ３５の連設部分３５ａは軸受３６によって、また第１および第２の自由回転環状体５０，８０は軸受５５，８５によって、サンギヤ３１の円筒部分３１ａの外周面上に回転自在に支持されている。
【０１４９】
このような構造のブレーキ装置３２０においても、押動手段７０のレバー７２を操作すして第２の環状体７５，７６、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０をサンギヤ３１に連設した縦壁部分３１ｂに押圧し、相互に摺動させることにより、第３実施形態のブレーキ装置３００と全く同様に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１５０】
第３変形例
図１２に示した第３変形例のブレーキ装置３３０は、上述した第２変形例のブレーキ装置３２０に対し、サンギヤ３１が回転軸２３に接続されて一体に回転し、かつリングギヤ３５を回転軸２３に接続していた連設部分３５ｃが除かれている点が異なっている。
【０１５１】
すなわち、サンギヤ３１には連設部分（接続手段）３１ｃが連設されて回転軸２３に接続され、回転軸２３と一体に回転するように構成されている。
このような構造のブレーキ装置３３０においても、押動手段７０のレバー７２を操作すして第２の環状体７５，７６、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０をサンギヤ３１に連設した縦壁部分３１ｂに押圧し、相互に摺動させることにより、第３実施形態のブレーキ装置３００と全く同様に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１５２】
第４変形例
図１３に示した第４変形例のブレーキ装置３４０は、上述した第３実施形態のブレーキ装置３００（図９）に対し、リングギヤ３５がケーシング２０に固定され、かつサンギヤ３１が回転軸２３の回りで自由に回転できるように構成されている点において異なっている。
【０１５３】
すなわち、サンギヤ３１には回転軸２３と同軸な円筒部分３１ａが連設され、回転軸２３に対し軸受３８によって回転自在に支持されている。
また、プラネタリギヤ３４の支軸３３には、第１の環状体６０と同軸に隣接する厚板円形環状部分３２ａが固着されている。
さらに、リングギヤ３５には連設部分３５ｄが連設されて、ケーシング２０に接続されている。
【０１５４】
このような構造のブレーキ装置３４０においても、押動手段７０のレバー７２を操作すして第２の環状体７５，７６、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０をプラネタリギヤ３４の支軸３３に連設した環状部分３２ａに押圧し、相互に摺動させることにより、第３実施形態のブレーキ装置３００と全く同様に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１５５】
第５変形例
図１４に示した第５変形例のブレーキ装置３５０は、上述した第４変形例のブレーキ装置３４０に対し、サンギヤ３１が回転軸２３に接続されて一体に回転し、かつプラネタリキャリヤ３２が回転軸２３の回りで自由に回転できるように構成されている点において異なっている。
【０１５６】
すなわち、プラネタリキャリヤ３２には、回転軸２３と同軸な円筒部分３２ｂが連設され、回転軸２３に対し軸受３９によって回転自在に支持されている。
また、プラネタリギヤ３４の支軸３３に連設されている厚板円形環状部分３２ａには、回転軸２３と同軸な円筒部分３２ｂが連設され、回転軸２３に対し軸受３２ｃによって回転自在に支持されている。
さらに、第１の環状体６０は、回転軸２３と一体に回転する縦壁部分３１ｅによって支持されて、回転軸２３と一体に回転しつつ、第１の自由回転環状体５０の側に変位できるようになっている。
加えて、縦壁部分３１ｅには回転軸２３と同軸な円筒部分３１ｆが連設され、その外周面上に軸受８５を介して第２の自由回転環状体８０が回転自在に支持されている。
【０１５７】
このような構造のブレーキ装置３５０においても、押動手段７０のレバー７２を操作すして第２の環状体７５，７６、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０をプラネタリギヤ３４の支軸３３に連設した環状部分３２ａに押圧し、相互に摺動させることにより、第３実施形態のブレーキ装置３００と全く同様に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１５８】
第４実施形態
次に図２０および図３５を参照し、本発明に係る遊星歯車機構に並設するブレーキ装置の第４実施形態について説明する。
【０１５９】
一般的に、電気自動車の駆動輪の内側に配設されるインホイールモータは、図３５に示したように電気モータ１１と減速機としての遊星歯車機構と１２を組み合わせたものであるが、このインホイールモータ自体には駆動輪の回転を制動する機械的な機構が組み込まれておらず、自動車に従来使用しているディスクブレーキあるいはドラムブレーキ１３をそのまま併用する必要があった。
これにより、電気自動車のインホイールモータで駆動される駆動輪は、ホイール１４およびタイヤ１５の重量を含めると、その「ばね下重量」が大幅に増加するため、乗り心地が悪化するばかりでなく、路面に対する追従性が低下して駆動性能の低下につながっていた。
【０１６０】
このとき、図２０に示した第４実施形態のブレーキ装置４００は、このようなインホイールモータに組み込んだものである。
このブレーキ装置４００は、押動手段７０が電動サーボＳに置き換えられている点を除き、図１４に示したブレーキ装置３５０とほぼ同一の構造を有している。
これにより、電気モータ１１が出力する回転駆動力を遊星歯車機構３０によって減速してホイール１４に伝達することができるとともに、電気自動車が惰性走行するときには、ホイール１４の回転を制動することができる。
【０１６１】
したがって、本第４実施形態のブレーキ装置４００を電気自動車のインホイールモータに組み込むと、ディスクブレーキあるいはドラムブレーキ１３を併用する必要が無くなるから、その分の重量を排除して、電気自動車のインホイールモータにおいて問題となっている「ばね下重量」増加の問題を大きく改善することができる。
また、ディスクブレーキあるいはドラムブレーキの併用を止めると、その作動に必要な油圧配管も不要となるから、ブレーキシステムの全体構造を簡略化することができる。
特に、電動サーボＳを用いてブレーキ装置４００を作動させる場合には、電気配線を配設するだけで良いから、電気自動車の車体構造を簡略化することもできる。
さらに、ディスクブレーキあるいはドラムブレーキが無くなると、このブレーキ装置４０に対する外径の制約が無くなるから、電気モータ１１をホイール１４の側に寄せることが可能となる。
【０１６２】
加えて、本第４実施形態のブレーキ装置４００は、電気自動車ばかりでなく、新幹線の駆動用の電気モータにも併用することができる。
すなわち、新幹線の場合には、走行速度が約２０ｋｍ／ｈ以下となってからディスクブレーキ装置によって車輪軸を制動するようになっている。
したがって、現在、新幹線の車輪軸に設けられているディスクブレーキ装置を、本第４実施形態のブレーキ装置４００に置き換えれば、車台重量を大幅に減少させることができる。
【０１６３】
第５実施形態
次に図２１を参照し、第５実施形態のブレーキ装置について説明する。
【０１６４】
本第５実施形態のブレーキ装置５００は、上述した第３実施形態のブレーキ装置３００に対し、第３の環状体９０を追加した構造となっている。
これに伴い、プラネタリキャリヤ（接続手段）３２の連接部分３２ａを延設して半径方向に延びるフランジ部３２ｃを形成するとともに、このフランジ部３２ｃによって第３の環状体９０を回転軸２３の軸線方向に変位自在に支持して、第３の環状体９０が回転軸２３と一体に回転するようにしている。
【０１６５】
第３の自由回転環状体８０は、第１の環状体６０とほぼ同じ構造であり、プラネタリキャリヤ３２のフランジ部３２ｃを貫通して軸線方向にスライド自在な、円周方向に等間隔に配設された複数の支軸５０１と、第２の自由回転環状体８０と同軸に隣接するように支軸５０１の一端に固着された１枚の環状部材５０２と、支軸５０１の他端に固着されたもう１枚の環状部材５０３とを有しており、プラネタリキャリヤ３２と一体に回転するようになっている。
なお、プラネタリキャリヤ３２の円筒状連設部分３２ｄの外周面上には、１枚の環状部材５０４が摺動回転自在に支持されており、第２の環状体７５，７６と第３の環状体９０とが滑らかに摺動できるようになっている。
【０１６６】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図２１に示したように、第２の環状体７５，７６が、第３の環状体９０、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、および第１の自由回転環状体５０をプラネタリキャリヤ３２に押圧する。
すると、ケーシング２０の蓋体２２とプラネタリキャリヤ３２のフランジ部３２ｃとが摩擦係合するとともに、プラネタリキャリヤ３２のフランジ部３２ｃとリングギヤ３５の連接部分３５ａとが摩擦係合し、かつリングギヤ３５の連接部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２とが摩擦係合する。
【０１６７】
すなわち、本第５実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置５００は、前述した第３実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置３００に対して第３の環状体９０を追加することにより、固定手段２２と接続手段３２ｃとの間、および接続手段３２ｃと従動手段３５ａとの間に摩擦摺動面を追加したものである。
したがって、第３実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置３００よりもさらに強力に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１６８】
次に図２２〜図２６を参照し、第５実施形態のブレーキ装置の各変形例について説明する。
【０１６９】
第１変形例
図２２に示した第１変形例のブレーキ装置５１０は、図１５に示した自由回転環状体型ブレーキ装置３１０に第３の環状体９０を追加したものである。
これに伴い、プラネタリキャリヤ（従動手段）３２の連接部分３２ａを延設して半径方向に延びるフランジ部３２ｃを形成するとともに、このフランジ部３２ｃに第３の環状体９０の複数の支軸５０１を回転軸２３の軸線方向に変位自在に挿通し、第３の環状体９０がプラネタリキャリヤ３２と一体に回転するようにしている。
【０１７０】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図２２に示したように、第２の環状体７５，７６が、第３の環状体９０、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、および第１の自由回転環状体５０をプラネタリキャリヤ３２に押圧する。
すると、ケーシング２０の蓋体２２とプラネタリキャリヤ３２のフランジ部３２ｃとが摩擦係合するとともに、プラネタリキャリヤ３２のフランジ部３２ｃとリングギヤ３５の連接部分３５ａとが摩擦係合し、かつリングギヤ３５の連接部分３５ａとプラネタリキャリヤ３２とが摩擦係合するから、図１５に示したブレーキ装置３１０よりもさらに強力に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１７１】
このとき、遊星歯車機構３０Ａは減速機構として作用するから、プラネタリキャリヤ（従動手段）３２の回転数は回転軸２３の回転数よりも低い。
これにより、プラネタリキャリヤ３２と一体に回転するように支持した第３の環状体９０とケーシング（固定手段）２０に支持されている第２の環状体７５，７６との間の相対回転数は、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００におけるそれよりも低くなるから、両環状体を接触させると第３の環状体９０は緩やかに減速されることになり、回転軸２３の制動特性は穏やかなものとすることができる。
【０１７２】
第２変形例
図２３に示した第２変形例のブレーキ装置５２０は、図１６に示した自由回転環状体型ブレーキ装置３２０に第３の環状体９０を追加したものである。
これに伴い、サンギヤ（従動手段）３１の連接部分３１ａを延設して半径方向に延びるフランジ部３１ｃを形成するとともに、このフランジ部３１ｃに第３の環状体９０の複数の支軸５０１を回転軸２３の軸線方向に変位自在に挿通し、第３の環状体９０がサンギヤ３１と一体に回転するようにしている。
【０１７３】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図２３に示したように、第２の環状体７５，７６が、第３の環状体９０、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、および第１の自由回転環状体５０をサンギヤ３１の連接部分３１ｂに押圧する。
すると、ケーシング２０の蓋体２２とサンギヤ３１のフランジ部３１ｃとが摩擦係合するとともに、サンギヤ３１のフランジ部３１ｃとリングギヤ３５の連接部分３５ａとが摩擦係合し、かつリングギヤ３５の連接部分３５ａとサンギヤ３１の連接部分３１ｂとが摩擦係合するから、図１６に示したブレーキ装置３２０よりもさらに強力に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１７４】
このとき、遊星歯車機構３０Ｂは逆転増速機構として作用するから、サンギヤ（従動手段）３１の回転数は回転軸２３の回転数よりも高い。
これにより、サンギヤ３１の連接部分３１ｃと一体に回転するように支持した第３の環状体９０とケーシング（固定手段）２０に支持されている第２の環状体７５，７６との間の相対回転数は、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００におけるそれよりも高くなるから、両環状体を接触させると第３の環状体９０が急激に減速されることになり、回転軸２３の制動特性は敏感なものとすることができる。
【０１７５】
第３変形例
図２４に示した第３変形例のブレーキ装置５３０は、図１７に示した自由回転環状体型ブレーキ装置３３０に第３の環状体９０を追加したものである。
これに伴い、第１の自由回転環状体５０とプラネタリギヤ３４との間において、サンギヤ（従動手段）３１の連接部分３１ａを延設して半径方向に延びるフランジ部３１ｃを形成するとともに、このフランジ部３１ｃに第３の環状体９０の複数の支軸５０１を回転軸２３の軸線方向に変位自在に挿通し、第３の環状体９０がサンギヤ３１と一体に回転するようにしている。
また、プラネタリギヤ３４を回転自在に支持している支軸３３がケーシング２０の底壁２２に直接固定されており、かつその先端にプラネタリキャリヤ３２に相当する環状部材３３ａが一体に固着されている。
さらに、この環状部材３３ａと第３の環状体９０との間には、第１の自由回転環状体５０における環状部材５２，５３と同様な環状部材５０５，５０６が介装されている。
【０１７６】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図２４に示したように、第２の環状体７５，７６が、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０、および第３の環状体９０をプラネタリキャリヤ３２に相当する環状部材３３ａに押圧する。
すると、ケーシング２０の蓋体２２とリングギヤ３５の連接部分３５ａとが摩擦係合するとともに、リングギヤ３５の連接部分３５ａとサンギヤ３１のフランジ部３１ｃとが摩擦係合し、かつサンギヤ３１のフランジ部３１ｃとケーシング２０の底壁２２とが摩擦係合するから、図１７に示したブレーキ装置３３０よりもさらに強力に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１７７】
このとき、遊星歯車機構３０Ｃは逆転減速機構として作用するから、リングギヤ（従動手段）３５の回転数は回転軸２３の回転数よりもかなり低い。
これにより、リングギヤ３５と一体に回転するように支持した第２の自由回転環状体８０とケーシング（固定手段）２０に支持されている第２の環状体７５，７６との間の相対回転数は、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００におけるそれよりも低くなるから、両環状体を接触させると第３の環状体９０は緩やかに減速されることになり、回転軸２３の制動特性は穏やかなものとすることができる。
一方、サンギヤ３１の連接部分３１ｃと一体に回転するように支持した第３の環状体９０とケーシング（固定手段）２０との間の相対回転数は、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００におけるそれに等しい。
したがって、本第３変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置５３０の全体で見ると、回転軸２３の制動特性を穏やかなものとすることができる。
【０１７８】
第４変形例
図２５に示した第４変形例のブレーキ装置５４０は、図１８に示した自由回転環状体型ブレーキ装置３４０に第３の環状体９０を追加したものである。
これに伴い、プラネタリギヤ３４を回転自在に支持している支軸５４１がプラネタリキャリヤ３２を貫通して回転軸２３の軸線方向に変位できるようにするととともに、この支軸５４１の第１の自由回転環状体５０側の端部には環状部材５４２を固着し、かつ反対側の端部には環状部材５４３を固着して、この第３の環状体９０がプラネタリキャリヤ３２、したがって回転軸２３と一体に回転するようにしている。
さらに、環状部材５４３とケーシング２０の底壁２１との間には、第１の自由回転環状体５０における環状部材５２，５３と同様な環状部材５４４，５４５が介装されている。
【０１７９】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図２５に示したように、第２の環状体７５，７６が、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０、および第３の環状体９０をケーシング２０の底壁２１に押圧する。
すると、ケーシング２０の蓋体２２とサンギヤ３１のフランジ部３１ｃとが摩擦係合するとともに、サンギヤ３１のフランジ部３１ｃとプラネタリキャリヤ３２とが摩擦係合し、さらにプラネタリキャリヤ３２とケーシング２０の底壁２１とが摩擦係合するから、図１８に示したブレーキ装置３４０よりもさらに強力に回転軸２３の回転を制動することができる。。
【０１８０】
このとき、第３の環状体９０はプラネタリキャリヤ３２、したがって回転軸２３と一体に回転するので、第３の環状体９０とケーシング２０の側壁（固定手段）２１との間の相対回転数は回転軸２３の回転数に等しい。
また、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００においても、第３の環状体９０とケーシング２０の蓋体（固定手段）２２との間の相対回転数は、回転軸２３の回転数に等しい。
【０１８１】
一方、本第４変形例における遊星歯車機構３０Ｄは増速機構として作用するから、サンギヤ（従動手段）３１の回転数は回転軸２３の回転数よりもかなり高い。これにより、サンギヤ３１と一体に回転するように支持されている第１の環状体６０とケーシング２０の蓋体（固定手段）２２との間の相対回転数もまたかなり高い。
これに対して、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００における遊星歯車機構３０もまた増速機構として作用するため、リングギヤ３５の回転数は回転軸２３の回転数よりも高い。しかしながら、リングギヤ３５と一体に回転する第１の環状体６０は、回転軸２３と一体に回転するプラネタリキャリヤ３２に対して相対回転するものであり、その相対回転数はそれほど高くない。
したがって、本第４変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置５４０の全体で見ると、回転軸２３の制動特性は第５実施形態のブレーキ装置５００に対してより敏感なものとすることができる。
【０１８２】
第５変形例
図２６に示した第５変形例のブレーキ装置５５０は、図１９に示した自由回転環状体型ブレーキ装置３５０に第３の環状体９０を追加したものである。
これに伴い、プラネタリギヤ３４を回転自在に支持している支軸５４１がプラネタリキャリヤ３２を貫通して回転軸２３の軸線方向に変位できるようにするととともに、この支軸５４１の第１の自由回転環状体５０側の端部には環状部材５４２を固着し、かつ反対側の端部には環状部材５４３を固着して、この第３の環状体９０がプラネタリキャリヤ３２と一体に回転するようにしている。
さらに、環状部材５４３とケーシング２０の底壁２１との間には、第１の自由回転環状体５０における環状部材５２，５３と同様な環状部材５４４，５４５が介装されている。
【０１８３】
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、図２６に示したように、第２の環状体７５，７６が、第２の自由回転環状体８０、第１の環状体６０、第１の自由回転環状体５０、および第３の環状体９０をケーシング２０の底壁２１に押圧する。
すると、ケーシング２０の蓋体２２とサンギヤ３１のフランジ部３１ｃとが摩擦係合するとともに、サンギヤ３１のフランジ部３１ｃとプラネタリキャリヤ３２とが摩擦係合し、さらにプラネタリキャリヤ３２とケーシング２０の底壁２１とが摩擦係合するから、図１９に示したブレーキ装置３５０よりもさらに強力に回転軸２３の回転を制動することができる。
【０１８４】
このとき、本第５変形例の遊星歯車機構３０Ｅは減速機構として作用するので、プラネタリキャリヤ３２と一体に回転する第３の環状体９０とケーシング２０の側壁（固定手段）２１との間の相対回転数は、回転軸２３の回転数よりもかなり低い。
また、サンギヤ３１のフランジ部３１ｃと一体に回転する第１の環状体６０と、ケーシング２０の蓋体（固定手段）２２との間の相対回転数は、回転軸２３の回転数に等しい。
【０１８５】
これに対して、上述した第４変形例のブレーキ装置５４０においては、第３の環状体９０とケーシング２０の側壁（固定手段）２１との間の相対回転数が回転軸２３の回転数に等しい。さらに、サンギヤ３１のフランジ部３１ｃと一体に回転する第１の環状体６０とケーシング２０の蓋体（固定手段）２２との間の相対回転数は、回転軸２３の回転数よりもかなり高い。
したがって、本第５変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置５５０の全体で見ると、回転軸２３の制動特性は第４変形例のブレーキ装置５４０よりも穏やかなものとすることができる。
【０１８６】
すなわち、第５実施形態およびその第１〜第４変形例に示したように、本発明の自由回転環状体型ブレーキ装置は、遊星歯車機構の構成および各環状体の配置を変えることにより、回転軸２３の回転を制動するときのブレーキ特性を自在に変更することができるのである。
【０１８７】
第６実施形態
次に図２７を参照し、第６実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置について説明すると、本第６実施形態のブレーキ装置６００は、上述した第５実施形態のブレーキ装置５００に対し、クラッチ手段６０１および付勢手段６０２を追加したものである。
【０１８８】
クラッチ手段６０１は、回転軸２３とプラネタリキャリヤ３２との間に介装されており、回転軸２３からプラネタリキャリヤ（接続手段）３２への回転駆動力の伝達を断接する機能を有している。
そして、回転軸２３の回転の制動を表す信号が得られるまでは、クラッチ６０１が切れており、回転軸２３とプラネタリキャリヤ３２とは切り離されている。
これにより、回転軸２３と遊星歯車機構３０との接続が断たれるから、遊星歯車機構３０が回転慣性質量として作用して回転軸２３の回転数の増減を妨げることがなく、かつ遊星歯車機構３０の内部の摩擦損失が回転軸２３に負荷されることもない。
これに対して、回転軸２３の制動を表す信号が得られると、クラッチ手段６０１が作動して回転軸２３と遊星歯車機構３０とを接続するから、押動手段７０の作動に連動し、本来のブレーキ装置として動作することになる。
【０１８９】
また、付勢手段６０２は、第２の環状体７５，７６、第３の環状体９０，第２の自由回転環状体９０、第１の環状体６０、および第１の自由回転環状体５０が、互いに接触した状態を維持するようにこれらの環状体を回転軸２３の軸線方向に一体に付勢するようになっている。
これにより、押動手段７０のレバー７２を揺動させてプッシュロッド７４をケーシング２０の内部に進入させると、各環状体が直ちに摩擦係合してブレーキ作用が生じさせる。
なお、クラッチ手段６０１が設けられているため、各環状体の間にわずかに作用している摺動摩擦がブレーキ力として回転軸２３に作用することを確実に防止することができる。
【０１９０】
第７実施形態
次に図２８および図２９を参照し、第７実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置について説明する。
【０１９１】
上述した第１〜第６実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置は、いずれも遊星歯車機構３０を用いるものであった。
これに対し、本第７実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置７００は、複数の平歯車あるいは複数のはすば歯車を組み合わせた構造の回転伝達機構を用いるものである。
【０１９２】
具体的に説明すると、本第７実施形態のブレーキ装置７００は、静止部分７０１によって回転自在に支持された回転軸７０２、この回転軸７０２と一体に回転する円板状の第１の回転体７０３、および回転軸７０２と同軸にかつ回転軸７０２の軸線方向に変位自在に静止部分７０１によって回転不能に支持された環状の固定体７０４を備えている。
また、第１の回転体７０３と固定体７０４との間には、回転軸７０２に対して同軸にかつ相対回転自在に、さらに回転軸７０２の軸線方向に変位自在に支持されたそれぞれ円板状の第２〜第４の回転体７０５，７０６，７０７が介装されている。
なお、第２〜第４の回転体７０５，７０６，７０７は、その外周面に平歯を有する平歯車として形成されている。
【０１９３】
回転伝達機構７１０は、静止部分７０１に連結された左右一対の支持腕７１１によって支持されて回転軸７０２と平行に延びる支軸７１２と、この支軸７１２上に回転自在に外嵌された筒状の歯車支持体７１３とを有している。
そして、この歯車支持体７１３の端部に固定されている小径の平歯車７１４は、回転軸７０２と一体に回転する大径の平歯車７１５と噛み合っており、回転軸７０２の回転を歯車支持体７１３に伝達できるようになっている。
【０１９４】
さらに、歯車支持体７１３には外径の異なる第１〜第３の平歯車７１６，７１７，７１８がそれぞれ固定されており、第２〜第４の回転体７０５，７０６，７０７の外周面に刻設されている平歯と噛み合うようになっている。
これにより、回転軸７０２の回転によって、第２〜第４の回転体７０５，７０６，７０７を回転させることができる。
なお、第２〜第４の回転体７０５，７０６，７０７の外径および第１〜第３の平歯車７１６，７１７，７１８の外径は、第２の回転体７０５の回転数が第１の回転体７０３の回転数よりも高く、かつ第３の回転体７０６の回転数が第２の回転体７０５の回転数よりも高く、さらに第４の回転体７０７の回転数が第３の回転体７０６の回転数よりも高くなるように設定されている。
【０１９５】
また、第１〜第４の回転体７０３，７０５，７０６，７０７と固定体７０４との間には、前述した第１の自由回転環状体５０と同一構造の第１〜第４の自由回転環状体７２０，７２１，７２２，７２３がそれぞれ介装されている。
これにより、第１の回転体７０３と固定体７０４との間の相対回転数は、各回転体と各自由回転環状体との間の摩擦摺動によって滑らかに吸収することができる。
【０１９６】
さらに、固定体７０４には、第１実施形態のブレーキ装置１００におけるものと同様な構造の、静止部分７０１に支持された押動手段７３０が並設されており、矢印Ｐで示したように、固定体７０４を第１の回転体７０３に向かって軸線方向に押動できるようになっている。
【０１９７】
すなわち、本第７実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置７００においては、回転軸７０２が回転すると、第１〜第４の回転体７０３，７０５，７０６，７０７、および固定体７０４がそれぞれ相対回転する。
そして、押動手段７３０を作動させることにより固定体７０４を第１の回転体７０３に向かって押動すると、第１の回転体７０３と固定体７０４とによって第２〜第４の回転体７０５，７０６，７０７および第１〜第４の自由回転環状体７２０，７２１，７２２，７２３を一体に挟持し、各回転体と各自由回転環状体および固定体とを一体に摩擦係合させて回転軸７０２の回転を制動することができる。
このとき、各回転体７０３，７０５，７０６，７０７および固定体７０４の間の相対回転は、各自由回転環状体７２０，７２１，７２２，７２３との摩擦摺動によって滑らかに吸収することができる。
これにより、摩擦係数の変動を抑制して安定した制動力を得ることができるばかりでなく、発熱に伴うフェード現象の発生も少なく長時間にわたって一定な制動力を得ることができ、さらには第１〜第４の回転体と第１〜第４の自由回転環状体の寿命を長くすることができる。
【０１９８】
さらに、本第７実施形態のブレーキ装置７００においては、第２の回転体７０５の回転数が第１の回転体７０３の回転数よりも高く、かつ第３の回転体７０６の回転数が第２の回転体７０５の回転数よりも高く、さらに第４の回転体７０７の回転数が第３の回転体７０６の回転数よりも高くなるように設定されている。
これにより、第４の自由回転環状体７２３を介して第４の回転体７０７と固定体７０４とを摩擦係合させると、第４の回転体７０７の回転数の低下が急激なものとなるから、回転軸７０２の回転を制動するときのブレーキ特性を敏感なものとすることができる。
【０１９９】
これに対して、図２９に示した変形例の自由回転環状体型ブレーキ装置７５０においては、第２の回転体７０５の回転数が第１の回転体７０３の回転数よりも低く、かつ第３の回転体７０６の回転数が第２の回転体７０５の回転数よりも低く、さらに第４の回転体７０７の回転数が第３の回転体７０６の回転数よりも低くなるように、回転伝達機構７１０の構成が変更されている。
これにより、第４の自由回転環状体７２３を介して第４の回転体７０７と固定体７０４とを摩擦係合させたときの、第４の回転体７０７の回転数の低下を緩やかなものとすることができるから、回転軸７０２の回転を制動するときのブレーキ特性を穏やかなものとすることができる。
【０２００】
第８実施形態
次に図３０〜図３４を参照し、第８実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置について説明する。
【０２０１】
図３０に示した本第８実施形態の自由回転環状体型ブレーキ装置８００は、自動車のディスクブレーキ装置に自由回転環状体を組み合わせた構造となっている。
具体的に説明すると、ナックルハウジング８０１に保持されているユニット軸受８０２により回転自在に支持されているハブ８０３は、駆動軸８０４によって回転駆動されるとともに、その円盤状部分８０３ａに植設されているハブボルト８０５によってブレーキディスク８０６および前輪１４を一体に支持している。
【０２０２】
前輪１４の回転は、ブレーキディスク８０６の摺動部分８０６ａを、ディスクブレーキ装置８１０を用いて車軸の軸線方向に締め付けることにより制動される。
ディスクブレーキ装置８１０は、ナックルハウジング８０１に支持されているキャリパ８１１と、このキャリパ８１１の先端部分８１１ａおよびピストン８１２にそれぞれ取り付けられたブレーキパッド８１３，８１４とを有している。
一般的なディスクブレーキ装置においては、ブレーキパッド８１３，８１４とブレーキディスク８０６の摺動部分８０６ａの両側面とが直接的に摩擦摺動するが、本第８実施形態のブレーキ装置８００においては、ブレーキパッド８１３，８１４とブレーキディスク８０６の摺動部分８０６ａとの間に、自由回転環状体８２０がそれぞれ介装されている。
【０２０３】
自由回転環状体８２０は、図３１に拡大して示したように、ブレーキディスク８０６の円筒状部分８０６ｂの外周面のうち摺動部分８０６ａの両側近傍にそれぞれ外嵌された、自己潤滑性材料、例えば二硫化モリブデンを含有している焼結金属等から製造された筒状部材８２１を有している。
そして、これらの筒状部材８２１の外周面には、鋼板等から円環状に形成された第１および第２の環状体８２２，８２３の内周面がそれぞれ回転自在に外嵌され、ブレーキディスク８０６に対して同軸にかつ滑らかに相対回転できるように保持されている。
また、筒状部材８２１の近傍には、コイルばね等を内蔵した付勢手段８２６がそれぞれ配設され、ブレーキディスク８０６の摺動部分８０６ａに向かって第１および第２の環状体８２２，８２３を付勢している。
【０２０４】
第１の環状体８２２は、その一方の側面がディスクブレーキ装置８１０のブレーキパッド８１３，８１４の表面とそれぞれ摩擦摺動する摺動面となっているが、その他方の側面には第１の摩擦ライニング８２２ａが固着されている。
第２の環状体８２３は、その一方の側面が第１の摩擦ライニング８２２ａと摩擦摺動する摺動面となっているが、その他方の側面には第２の摩擦ライニング８２３ａが固着されている。
このとき、ブレーキパッド８１３，８１４の摩擦係数が第１の摩擦ライニング８２２ａのそれより高く、かつ第１の摩擦ライニング８２２ａの摩擦係数が第２の摩擦ライニング８２３ａのそれより高くなるように、それぞれ摩擦材の構成材料が選択されている。
【０２０５】
これにより、ディスクブレーキ装置８１０によって前輪１４の回転を制動すると、ブレーキパッド８１３，８１４と第１の環状体８２２の摩擦摺動面との間、第１の摩擦ライニング８２２ａと第２の環状体８２３の摩擦摺動面との間、および第２の摩擦ライニング８２３ａとブレーキディスク８０６の摺動部分８０６ａとの間の、合計６つの接触部分に摩擦摺動が発生する。
これに対して、一般的なディスクブレーキ装置においては、ブレーキパッド８１３，８１４とブレーキディスク８０６の摺動部分８０６ａとの間の合計２つの接触部分に摩擦摺動が発生するにすぎない。
したがって、ディスクブレーキ装置８１０のピストン８１２がブレーキパッド８１４を押圧する力が等しい場合、本第８実施形態のブレーキ装置８００においては、約３倍の制動力を得ることができる。
言い換えると、同一の制動力を得る場合には、ディスクブレーキ装置８１０のピストン８１２がブレーキパッド８１４を押圧する力は概ね１／３で済むことになる。
【０２０６】
また、第１および第２の環状体８２２，８２３は、ブレーキディスク８０６に対して相対回転自在に保持されており、かつブレーキパッド８１３，８１４の摩擦係数が第１の摩擦ライニング８２２ａのそれより高く、さらに第１の摩擦ライニング８２２ａの摩擦係数が第２の摩擦ライニング８２３ａのそれより高いから、ディスクブレーキ装置８１０によって前輪１４の回転を制動すると、第１および第２の環状体８２２，８２３の間には相対回転が生じる。
このとき、ブレーキディスク８０６，第１の環状体８２２，第２の環状体８２３の間の各相対回転数は、ブレーキパッド８１３，８１４、第１および第２の摩擦ライニング８２２ａ，８２３ａの摩擦係数の設定によって変化させることができる。
例えば、時速６０キロメートルの速度で走行している車両の前輪１４の回転数は約６００回転／分であるが、ディスクブレーキ装置８１０によって前輪１４を制動するときに、第２の環状体８２３の回転数が約４００回転／分、第１の環状体８２２の回転数が約２００回転／分となるように設定することができる。
【０２０７】
さらに説明すると、一般的なディスクブレーキ装置においては、ブレーキディスク８０６とブレーキパッド８１３，８１４との間で、約６００回転／分の相対回転を吸収しなければならない。
これに対して、本第８実施形態のブレーキ装置８００においては、ブレーキディスク８０６と第２の環状体８２３との間で約２００回転／分の相対回転を吸収し、第２の環状体８２３と第１の環状体８２２との間で約２００回転／分の相対回転を吸収し、第１の環状体８２２とブレーキパッド８１３，８１４との間で約２００回転／分の相対回転を吸収するように設定することができる。
【０２０８】
このとき、ディスクブレーキ装置８１０のピストン８１４による押圧力が一定であると、摩擦摺動に伴う発熱レベルは、概ね相対回転数の２乗に比例する。
したがって、相対回転数が約６００回転／分の場合と約２００回転／分の場合では、発熱レベルは約１／９に減少するから、摩擦摺動面の数が３倍に増えていることを勘案しても、本第８実施形態のブレーキ装置８００における発熱量は、一般的なディスクブレーキ装置における発熱レベルの約１／３に減少させることができる。
【０２０９】
加えて、本第８実施形態のブレーキ装置８００においては、その摩擦摺動部分の合計の数が一般的なディスクブレーキ装置におけるそれの３倍であることから、等しい制動力を得るためには、ディスクブレーキ装置８１０のピストン８１４による押圧力は概ね１／３で済むことになる。
したがって、ピストン８１４による押圧力が小さくて済む分だけ、本第８実施形態のブレーキ装置８００における発熱レベルはさらに低下することになる。
これにより、発熱に伴うフェード現象の発生を抑制することができるばかりでなく、ブレーキパッド８１３，８１４や第１および第２の摩擦ライニング８２２ａ，８２３ａの摩耗も減少させることができる。
【０２１０】
すなわち、本第８実施形態のブレーキ装置は、ブレーキディスク８０６とブレーキパッド８１３，８１４との間に、ブレーキディスク８０６に対して相対回転自在な第１および第２の環状体８２２，８２３を介装したことにより、摩擦摺動面の合計数を増加させて高い制動力を得ることができるばかりでなく、各摩擦摺動面における相対回転数を低下させて制動に伴う発熱を抑制することができるという、従来のディスクブレーキ装置においては到底得ることができない優れた作用効果を奏するものである。
【０２１１】
また、本第８実施形態のブレーキ装置８００においては、前輪１４の回転の制動に伴って発生する発熱のレベルが一般的なディスクブレーキ装置よりも大幅に低い。
これにより、ブレーキディスク８０６を「ベンチレーテッド・ディスク」とする必要がなく、図３０に示したような「ソリッド・ディスク」とすることができる。
この場合、ブレーキディスクの軸線方向の厚みが大幅に減少するから、余ったスペースに自由回転環状体８２０のためのスペースとして確保することができる。
これにより、既存の車両におけるディスクブレーキ装置を、本第８実施形態のブレーキ装置８００に容易に置き換えることができる。
【０２１２】
さらに、本第８実施形態のブレーキ装置８００，８５０においては、自由回転環状体８２０，８７０の内周部分に付勢手段８２６，８７４がそれぞれ設けられているから、自由回転環状体８２０の姿勢を安定させることができる。
これにより、自由回転環状体８２０，８７０を回転軸に対して垂直に保持し、その傾斜に起因するブレーキジャダーの発生を確実に防止することができる。
【０２１３】
なお、本第８実施形態のブレーキ装置においては、自由回転環状体８２０が２つの環状体８２２，８２３を有しているが、必要とする制動力、車輪の回転数、発熱レベルに応じて環状体の数を増減できることは言うまでもない。
【０２１４】
さらに、本第８実施形態のブレーキ装置８００を適用する車両の重量や走行速度によっては、摩擦ライニング８２２ａ，８２３ａを持たない環状部材を用いることができる。
この場合の自由回転環状体は、前述した各実施形態における自由回転環状体５０，８０とほぼ同様の構造とすることができることは、この分野の当業者に取っては自明なことである。
【０２１５】
変形例
次に図３２および図３３を参照し、第８実施形態のブレーキ装置の変形例について説明する。
【０２１６】
図３２に示した自由回転環状体型ブレーキ装置８５０は、鉄道車両の車輪の回転を制動するためのディスクブレーキ装置に自由回転環状体を組み合わせた構造となっている。
車軸８５１に外嵌されている車輪８５２の両側面には、ブレーキディスク８５３，８５４がボルトナット８５５によって一体に固定されている。
また、台車枠に固定されているディスクブレーキ装置８６０のキャリパーは一対のアーム８６１，８６２を有しており、その一方のアーム８６１に設けられているピストン８６３と他方のアーム８６２にはそれぞれブレーキパッド８６４，８６５が取り付けられている。
そして、ブレーキディスク８５３，８５４とブレーキパッド８６４，８６５との間に、自由回転環状体８７０がそれぞれ介装されている。
【０２１７】
自由回転環状体８７０は、図３３に拡大して示したように、ボルトナット８５５によって車輪８５２に対して同軸に固定されている、自己潤滑性材料、例えば二硫化モリブデンを含有している焼結金属等から製造された環状支持部材８７１を有している。
そして、環状支持部材８７１の外周面には、鋼板等から円環状に形成された第１および第２の環状体８７２，８７３の内周面がそれぞれ回転自在に外嵌され、ブレーキディスク８５３，８５４に対して同軸にかつ滑らかに相対回転できるように保持されている。
さらに、環状支持部材８７１の先端部分には、コイルばね等を内蔵した付勢手段８７４がそれぞれ配設され、ブレーキディスク８５３，８５４に向かって第１および第２の環状体８７２，８７３をそれぞれ付勢している。
【０２１８】
第１の環状体８７２は、その一方の側面がディスクブレーキ装置８６０のブレーキパッド８６４，８６５の表面とそれぞれ摩擦摺動する摺動面となっているが、その他方の側面には第１の摩擦ライニング８７２ａが固着されている。
第２の環状体８７３は、その一方の側面が第１の摩擦ライニング８７２ａと摩擦摺動する摺動面となっているが、その他方の側面には第２の摩擦ライニング８７３ａが固着されている。
そして、ブレーキパッド８６４，８６５の摩擦係数が第１の摩擦ライニング８７２ａのそれより高く、第１の摩擦ライニング８７２ａの摩擦係数が第２の摩擦ライニング８７３ａのそれより高くなるように、それぞれ構成材料が選択されている。
【０２１９】
これにより、ディスクブレーキ装置８６０によって車輪８５２の回転を制動すると、ブレーキパッド８６４，８６５と第１の環状体８７２との各接触面、第１の摩擦ライニング８７２ａと第２の環状体８７３との各接触面、および第２の摩擦ライニング８７３ａとブレーキディスク８５３，８５４と接触面の合計６つの接触面において摩擦摺動が発生する。
したがって、上述したブレーキ装置８５０と全く同様に、少ない発熱量で車輪８５２の回転を確実に制動することができる。
【０２２０】
以上、本発明に係る自由回転環状体型ブレーキ装置の各実施形態ついて詳しく説明したが、本発明は上述した実施形態によって限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
例えば、上述した第１実施形態のブレーキ装置１００においては、レバー７２を揺動させることによりブレーキを作動させる構造となっているが、電動サーボあるいは油圧サーボを用いて各環状体を押動することができることは言うまでもない。
さらに、上述した第１実施形態においては、いわゆるＦＲ（フロントエンジンリアドライブ）車を例にとって説明しているが、ＦＦ（フロントエンジンフロントドライブ）車や４ＷＤ（４輪駆動）車に本発明を適用できることは言うまでもない。
加えて、第８実施形態のブレーキ装置８００，８５０は、自動車や鉄道車両に限定されず、他の交通機関、例えば航空機の車輪の回転を制動するために用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】第１実施形態のブレーキ装置を組み込んだオーバードライブ装置を示す要部破断斜視図。
【図２】図１のオーバードライブ装置を組み込んだ自動車の動力伝達系を模式的に示す図。
【図３】図１に示したブレーキ装置の構造を模式的に示す断面図。
【図４】図１に示したブレーキ装置の作動を模式的に示す断面図。
【図５】図１に示したブレーキ装置の構造を模式的に示す断面図。
【図６】図１に示したブレーキ装置の作動を模式的に示す断面図。
【図７】第２実施形態のブレーキ装置の構造を模式的に示す断面図。
【図８】第２実施形態のブレーキ装置の作動を模式的に示す断面図。
【図９】第２実施形態のブレーキ装置の第１変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１０】第２実施形態のブレーキ装置の第２変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１１】第２実施形態のブレーキ装置の第３変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１２】第２実施形態のブレーキ装置の第４変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１３】第２実施形態のブレーキ装置の第５変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１４】第３実施形態のブレーキ装置の構造を模式的に示す断面図。
【図１５】第３実施形態のブレーキ装置の第１変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１６】第３実施形態のブレーキ装置の第２変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１７】第３実施形態のブレーキ装置の第３変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１８】第３実施形態のブレーキ装置の第４変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図１９】第３実施形態のブレーキ装置の第５変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図２０】第４実施形態のブレーキ装置を組み込んだ電気自動車のインホイールモータの構造を模式的に示す断面図。
【図２１】第５実施形態のブレーキ装置の構造を模式的に示す断面図。
【図２２】第５実施形態のブレーキ装置の第１変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図２３】第５実施形態のブレーキ装置の第２変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図２４】第５実施形態のブレーキ装置の第３変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図２５】第５実施形態のブレーキ装置の第４変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図２６】第５実施形態のブレーキ装置の第５変形例の構造を模式的に示す断面図。
【図２７】第６実施形態のブレーキ装置の構造を模式的に示す断面図。
【図２８】第７実施形態のブレーキ装置の構造を模式的に示す要部断面側面図。
【図２９】第７実施形態のブレーキ装置の変形例の構造を模式的に示す要部断面側面図。
【図３０】第８実施形態のブレーキ装置の構造を模式的に示す要部断面図。
【図３１】図３０の要部を拡大して示す図。
【図３２】第８実施形態のブレーキ装置の変形例の構造を模式的に示す要部断面図。
【図３３】図３２の要部を拡大して示す図。
【図３４】先願に係るブレーキ装置の構造を模式的に示す側面図。
【図３５】電気自動車の従来のインホイールモータの構造を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
【０２２２】
１  回転軸
２  第１の回転体
３，６，７，８  歯車
４  支持腕
５  支軸
９  第２の回転体
１０  電気自動車の従来のインホイールモータ
１１  電気モータ
１２  減速機構
１３  ドラムブレーキ
１４  ホイール
１５  タイヤ
２０  ケーシング（固定手段）
２３  入力軸（回転軸）
２４  出力軸
３０  遊星歯車機構
３１  サンギヤ
３２  プラネタリキャリヤ
３３  支軸
３４  プラネタリギヤ
３５  リングギヤ
４０  切換手段
５０  第１の自由回転環状体
６０  第１の環状体
７０  押動手段
７５，７６  第２の環状体
８０  第２の自由回転環状体
９０  第２の環状体
Ｓ  電動サーボ
１００  第１実施形態のブレーキ装置
２００  第２実施形態のブレーキ装置
３００  第３実施形態のブレーキ装置
４００  第４実施形態のブレーキ装置
５００  第５実施形態のブレーキ装置
６００  第６実施形態のブレーキ装置
７００  第７実施形態のブレーキ装置
８００  第８実施形態のブレーキ装置
８０６  ブレーキディスク
８１０  ディスクブレーキ装置
８１２  ピストン
８２０  自由回転環状体
８２２，８２３  環状部材
８２２ａ，８２３ａ  摩擦ライニング
８５２  鉄道車両の車輪
８５３，８５４  ブレーキディスク
８６０  ディスクブレーキ装置
８６５  ピストン
８７０  自由回転環状体
８７２，８７３  環状部材
８７２ａ，８７３ａ  摩擦ライニング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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